Земная погода подвержена «эффекту бабочки»

Физики доказали, что атмосферные процессы, проходящие в различных частях земного шара, синхронизированы между собой, передает со ссылкой на Physical Review Focus.

Ученые сделали такой вывод по итогам моделирования различных климатических явлений. Эта работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, стала первым экспериментальным подтверждением «эффекта бабочки» для земной погоды.

Ученых интересовала взаимосвязь между такими процессами, как, например, Эль-Ниньо (явление, характеризующееся повышением температуры поверхностных слоев воды в центральной части Тихого океана минимум на полградуса по Цельсию) и осцилляцией Маддена-Джулиана (фронт дождей над Индийским и Тихим океанами). О существовании такой взаимосвязи говорилось достаточно давно, но на практике она не была подтверждена.

Авторы новой работы решили смоделировать глобальные процессы, происходящие в атмосфере и в океане. Для этого они использовали вращающуюся емкость, заполненную смесью воды и глицерина. Внутри емкости располагался еще один цилиндр, а жидкость наливалась в пространство между ним и внешней стенкой. Во время экспериментов внешний цилиндр нагревался, а внутренний — охлаждался, имитируя температурное влияние тропиков одного из полюсов.

Такая система позволяет моделировать процессы, происходящие в одном полушарии. Для того чтобы изучить климатические изменения в масштабе всего земного шара, ученые усовершенствовали описанную выше систему. Они взяли две емкости, температура внутри которых поддерживалась при помощи шлангов с водой, обвивающих цилиндры. Ученые соединили «выход» шланга, обернутого вокруг теплого цилиндра одной из емкостей, со «входом» шланга, обвивавшего теплый цилиндр второй емкости. Таким образом, температурные изменения в первой емкости могли влиять на температуру второй. В масштабах планеты шланги должны были представлять тропические ветра, дующие в сторону экватора. Созданная исследователями система могла передавать температурные колебания в 0,05 градуса и даже меньше.

Ученые контролировали движение жидкости в первой емкости, изменяя параметры ее вращения. Они добились того, чтобы потоки внутри жидкости носили сначала периодический, а потом хаотический характер. В обоих случаях движения внутри жидкости во второй емкости очень быстро начинали приобретать тот же характер, что и в первой. На основе полученных результатов ученые составили математическую модель, показавшую, что синхронизация двух емкостей носит сложный характер, но прослеживается очень четко.

Таким образом, исследователям удалось показать, что для атмосферных процессов характерен «эффект бабочки» — свойство хаотических систем, заключающееся в том, что незначительное влияние на систему может иметь выраженные и непредсказуемые эффекты в другом месте и в другое время. В настоящее время авторы проверяют свою модель на реальных климатических данных, пишет Lenta.Ru.