Turbulence: One of the great unsolved mysteries of physics - Tomás Chor

Traducător: Ovidiu Panaite Corector: Mirel-Gabriel Alexa

You’re on an airplane when you feel a sudden jolt.

Ești într-un avion când deodată, simți o zdruncinătură subită.

Outside your window nothing seems to be happening,

Afară nimic nu pare să se întâmple,

yet the plane continues to rattle you and your fellow passengers

totuși avionul continuă să te zdruncine, pe tine și pe ceilalți pasageri,

as it passes through turbulent air in the atmosphere.

când trece prin curenții turbulenți din atmosferă.

Although it may not comfort you to hear it,

Chiar dacă poate nu te liniștește să știi asta,

this phenomenon is one of the prevailing mysteries of physics.

acest fenomen e încă un mister al fizicii.

After more than a century of studying turbulence,

După mai mult de un secol de cercetare a turbulențelor

we’ve only come up with a few answers for how it works

am găsit doar câteva răspunsuri despre cum funcționează

and affects the world around us.

și cum influențează lumea din jur.

And yet, turbulence is ubiquitous,

Și totuși, turbulențele sunt omniprezente,

springing up in virtually any system that has moving fluids.

apărând practic în orice sistem ce are fluide în mișcare.

That includes the airflow in your respiratory tract.

Asta include fluxul de aer din sistemul tău respirator.

The blood moving through your arteries.

Sângele care circulă prin artere.

And the coffee in your cup, as you stir it.

Și cafeaua din cană în timp ce o amesteci.

Clouds are governed by turbulence,

Norii sunt conduși de turbulențe,

as are waves crashing along the shore and the gusts of plasma in our sun.

precum și valurile ce se sparg la mal și jeturile de plasmă din soarele nostru.

Understanding precisely how this phenomenon works

Înțelegând exact cum funcționează acest fenomen

would have a bearing on so many aspects of our lives.

ar avea un impact în foarte multe dintre aspectele vieții noastre.

Here’s what we do know.

Iată ce știm.

Liquids and gases usually have two types of motion:

Lichidele și gazele au de obicei două tipuri de mișcări:

a laminar flow, which is stable and smooth;

un flux laminar, stabil și lin,

and a turbulent flow, which is composed of seemingly unorganized swirls.

și un flux turbulent, compus din vârtejuri dezorganizate.

Imagine an incense stick.

Imaginează-ți un bețișor parfumat.

The laminar flow of unruffled smoke at the base is steady and easy to predict.

Fluxul laminar de fum neperturbat de la bază e stabil și ușor de prezis.

Closer to the top, however,

Aproape de vârf însă,

the smoke accelerates, becomes unstable,

fumul accelerează, devine instabil,

and the pattern of movement changes to something chaotic.

iar mișcarea devine una haotică.

That’s turbulence in action,

Așa arată turbulențele,

and turbulent flows have certain characteristics in common.

iar fluxurile turbulente au câteva caracteristici în comun.

Firstly, turbulence is always chaotic.

În primul rând, turbulențele sunt mereu haotice.

That’s different from being random.

Asta nu înseamnă că sunt aleatorii.

Rather, this means that turbulence is very sensitive to disruptions.

În schimb, înseamnă că turbulențele sunt foarte sensibile.

A little nudge one way or the other

Un mic imbold într-o direcție sau alta

will eventually turn into completely different results.

va duce în final la rezultate complet diferite.

That makes it nearly impossible to predict what will happen,

Asta o face aproape imposibil de prezis,

even with a lot of information about the current state of a system.

chiar și cu multe informații despre starea curentă a unui sistem.

Another important characteristic of turbulence

O altă caracteristică importantă a turbulențelor

is the different scales of motion that these flows display.

e gama largă de mișcări ale acestora.

Turbulent flows have many differently-sized whirls called eddies,

Fluxurile turbulente au multe vârtejuri de diferite mărimi sau curenți turbionari,

which are like vortices of different sizes and shapes.

ce sunt un fel de vortexuri de diferite mărimi și forme.

All those differently-sized eddies interact with each other,

Toate aceste vârtejuri interacționează între ele,

breaking up to become smaller and smaller

rupându-se și devenind din ce în ce mai mici,

until all that movement is transformed into heat,

până când toată mișcarea e transformată în căldură,

in a process called the “energy cascade."

printr-un proces numit „cascadă de energie”.

So that’s how we recognize turbulence–

Așadar știm cum să recunoaștem turbulențele,

but why does it happen?

dar de ce au loc?

In every flowing liquid or gas there are two opposing forces:

În fiecare lichid sau gaz în mișcare există două forțe opuse:

inertia and viscosity.

inerție și vâscozitate.

Inertia is the tendency of fluids to keep moving,

Inerția e tendința fluidelor de a se mișca continuu,

which causes instability.

ceea ce cauzează instabilitate.

Viscosity works against disruption,

Vâscozitatea acționează împotriva întreruperilor,

making the flow laminar instead.

făcând fluxul laminar.

In thick fluids such as honey,

În fluidele dense precum mierea,

viscosity almost always wins.

vâscozitatea câștigă aproape mereu.

Less viscous substances like water or air are more prone to inertia,

Substanțe mai puțin vâscoase precum apa sau aerul sunt susceptibile inerției,

which creates instabilities that develop into turbulence.

ceea ce creează instabilități care se dezvoltă în turbulențe.

We measure where a flow falls on that spectrum

Măsurăm unde se situează un flux în acel spectru

with something called the Reynolds number,

folosind ceva numit „numărul Reynolds”,

which is the ratio between a flow’s inertia and its viscosity.

ce reprezintă proporția dintre vâscozitatea și inerția unui flux.

The higher the Reynolds number,

Cu cât e mai mare numărul Reynolds,

the more likely it is that turbulence will occur.

cu atât e mai probabil ca turbulențele să aibă loc.

Honey being poured into a cup, for example,

Mierea turnată într-o cană de exemplu

has a Reynolds number of about 1.

are un număr Reynolds egal cu 1.

The same set up with water has a Reynolds number that’s closer to 10,000.

În cazul apei, numărul Reynolds e apropiat de 10.000.

The Reynolds number is useful for understanding simple scenarios,

Numărul Reynolds e util pentru a înțelege scenarii simple,

but it’s ineffective in many situations.

dar e ineficient în multe situații.

For example, the motion of the atmosphere is significantly influenced

De exemplu, mișcarea atmosferică e puternic influențată

by factors including gravity and the earth’s rotation.

de factori precum gravitația și rotația Pământului.

Or take relatively simple things like the drag on buildings and cars.

Sau în lucruri relativ simple precum forța de frânare a clădirilor și mașinilor.

We can model those thanks to many experiments and empirical evidence.

Le putem simula datorită multor experimente și dovezi empirice.

But physicists want to be able to predict them through physical laws and equations

Dar fizicienii vor să le poată prezice prin legi și ecuații,

as well as we can model the orbits of planets or electromagnetic fields.

la fel ca în cazul orbitelor planetelor sau câmpurilor electromagnetice.

Most scientists think that getting there will rely on statistics

Mulți oameni de știință cred că trebuie să ne bazăm pe statistici

and increased computing power.

și pe puterea computerelor.

Extremely high-speed computer simulations of turbulent flows

Simulări computerizate ale fluxurilor turbulente

could help us identify patterns that could lead to a theory

ne-ar putea ajuta să găsim tipare care să ducă spre o teorie

that organizes and unifies predictions across different situations.

care să unifice și să organizeze prezicerile în mai multe situații.

Other scientists think that the phenomenon is so complex

Alți cercetători cred că fenomenul e atât de complex,

that such a full-fledged theory isn’t ever going to be possible.

încât o astfel de teorie unificată nu va fi posibilă.

Hopefully we’ll reach a breakthrough,

Sperăm că vom ajunge la o concluzie,

because a true understanding of turbulence could have huge positive impacts.

pentru că o înțelegere a turbulențelor ar avea un impact pozitiv enorm.

That would include more efficient wind farms;

Asta ar include mori de vânt mai eficiente,

the ability to better prepare for catastrophic weather events;

capacitatea de a ne pregăti mai bine pentru evenimente catastrofale

or even the power to manipulate hurricanes away.

sau chiar puterea de a manipula uraganele.

And, of course, smoother rides for millions of airline passengers.

Și bineînțeles, zboruri mai line pentru milioane de pasageri.