By Уявімо собі ідеальну морську хвилю: стіна води поступово виринає і скручується, аж раптом поблизу берега раптово ламається. Зустріч з такою хвилею – це мрія серфінгістів. Однак, зрозуміння фізичних явищ, що відбуваються вглибині збуреної води, є не менш захопливим, ніж ковзання по ній на дошці – пише Джоан Томпсон у часописі Scientific American.
Коли хвиля починає згортатися, виникає порожній рулон води, яка вирує. Якщо ми могли б глянути, що відбувається під поверхнею, то побачили б багато тонких вируючих обручів, ребристих витків, що охоплюють головний вир. Лише недавно науковці почали досліджувати цю красиву, делікатну структуру вторинних вирів.
«В принципі все це є наслідком розшарування» – пояснює Крістін Бейкер, дослідниця механіки рідин з Вашингтонського університету. Коли хвиля починає ламатися, на її верхівці з’являються невеликі, наповнені повітрям простори, котрі призводять до того, що де-не-де потоки води відділяються від головного виру. Потім ці потоки згортаються самі, утворюючи ребристі витки.
«Ми часто вдаємося до аналогії з ковзанярем, котрий виконує пірует» – пояснює Джим Томпсон, океанограф з Вашингтонського університету. Спочатку ребристі вихори – це широкі потоки води, котрі обертаються повільно, як ковзаняр із широко розпростертими руками. Та в міру просування хвилі вперед, ребра згортаються у тісні структури, що дає такий самий ефект, як притуляння ковзанярем рук до тулуба. «Обороти стають все швидшими і швидшими» – пояснює Томпсон. Така ротація збільшує віддалі між головним виром та мінівирами, що його оточують, коли вони утворюють петлю і починають наростати.
У своїй праці Бейкер використала комбінацію комп’ютерних розрахунків та фізичних експериментів, аби дослідити, яким чином круговороти спричиняються до віднесення сміття та відходів від берега у відкрите море. Аж до минулого десятиліття рідко звертали увагу на явище ребристих вихорів, частково через те, як визнають самі дослідники, що їх важко сфотографувати – вони неповторні і їхня фіксація вимагає оснащення з високою роздільністю, а також точного підбору періодичності фотографічного затвора. Більш того, доступне сьогодні опрограмування для комп’ютерних симуляцій стало достатньо витонченим, щоб можна було моделювати ці процеси. «Часто ми не займаємося певними проблемами, а навіть не зауважуємо їх, аж поки не з’являться відповідні знаряддя, які нам це уможливлюють» – пояснив Томпсон.
