الزوبعة

ما هو مصدر طاقة الأرواح العملاقة؟ كيف يتم خلقهم؟ لماذا يتطورون وينموون؟ يقوم البروفيسور جريجوري فالكوفيتز، من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، بدراسة نظريات مختلفة من أجل فهم كيفية حدوث هذه الظواهر الضخمة في الغلاف الجوي للأرض 

توضح لنا أنظمة الرياح الضخمة، مرة تلو الأخرى، مدى تعقيد العوامل التي تؤثر على الطقس. ولكن ما هو مصدر طاقة الأرواح العملاقة؟ كيف يتم خلقهم؟ لماذا يتطورون وينموون؟ يقوم البروفيسور جريجوري فالكوفيتز، من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، بدراسة نظريات مختلفة من أجل فهم كيفية حدوث هذه الظواهر الضخمة في الغلاف الجوي للأرض. ويقول: "إن الغلاف الجوي عبارة عن طبقة رقيقة جدًا بالنسبة لحجم الأرض". "بطبيعة الحال، نحن مهتمون بشكل أساسي بما يحدث على ارتفاع يصل إلى 10 كيلومترات. وهذه طبقة، بالنسبة إلى سمك الغلاف الجوي بأكمله، يمكن اعتبارها ثنائية الأبعاد".

قام البروفيسور فالكوفيتز، بصفته عالم فيزياء نظرية، بتطوير نموذج نظري للعمليات التي تحدث في هذه الطبقة الجوية. ولاختبار النموذج في ظل ظروف خاضعة للرقابة، قام صديق عالم الفيزياء التجريبية البروفيسور مايكل شاتس من الجامعة الوطنية الأسترالية في كانبيرا، ببناء نظام مكتبي في مختبره يحاكي نظام الغلاف الجوي المنخفض (يصل ارتفاعه إلى 10 كيلومترات). في هذا النظام، حيث يلعب الماء دور الهواء، خلق تذبذبات - وانتظر.

الاختلافات بين درجة امتصاص الأرض للإشعاع الشمسي في مناطق مختلفة، والاختلافات في التسخين المباشر للهواء بواسطة الشمس في مناطق مختلفة، تؤدي إلى اختلافات في درجات الحرارة، وبالتالي اختلافات في الضغط. ونتيجة لذلك، تحدث في كثير من الأحيان حركات الهواء العمودية والتدفقات الأفقية (الرياح) في الغلاف الجوي.

وقد ابتكر العلماء ظواهر مماثلة في النظام الخاضع للرقابة في المختبر، وحصلوا على نتائج تتوافق مع تنبؤات النموذج الذي طوره البروفيسور فالكويتز. اتضح أنه إذا حدثت حركة رأسية صغيرة نسبيًا في نظام تحدث فيه بالفعل حركة أفقية قوية (الرياح)، فسوف تتطور دوامة أفقية كبيرة جدًا خلال فترة زمنية قصيرة. يقول البروفيسور فالكوفيتز: "هذا اضطراب على نطاق عالمي". "يمكن أن يصل ارتفاع الكوتران إلى 1,000 وحتى 5,000 كيلومتر. فقط قياسات الأقمار الصناعية يمكنها أن تعلمنا عن مدى انتشاره الكامل."

لكن تشكيل الدوامة ليس سوى الخطوة الأولى في هذه العملية. وفي الخطوة التالية، وبعد فترة معينة من الزمن، تحدث ظاهرة مفاجئة. اتضح أن دوامة الرياح الأفقية، والتي يمكن اعتبارها نسبيًا ثنائية الأبعاد، "تقمع" النظام الرأسي (الذي تسبب في الأصل في تكوينها)، و"تسحب" طاقة إضافية منه. وبما أن أسباب التدفق الأفقي لا تزال موجودة، يتم إنشاء تدفق أفقي جديد، وأكبر في الواقع، والذي ينقل طاقته أيضًا إلى الدوامة الأفقية. وبهذه الطريقة يتم إنشاء نوع من "محرك النمو"، الذي يوفر الطاقة ويسبب نموًا تدريجيًا للدوامة الأفقية.

حب عمال البناء
في عام 1984، بعد وقت قصير من حصوله على درجة الدكتوراه في الفيزياء من معهد نوفوسيبيرسك للفيزياء النووية في الاتحاد السوفييتي السابق، تحول البروفيسور جريجوري فالكوفيتس، من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، إلى التفكير في موضوع مبتذل إلى حد ما. المسألة: السكن. في ذلك الوقت، وفي ذلك المكان، كان هناك نقص حاد في المناطق السكنية المبنية، وكانت قائمة انتظار الشقة طويلة بما يكفي لوصفها بالكئيبة. يمكن للدكتور فالكويتز الشاب، في منصبه الذي يعادل منصب باحث ما بعد الدكتوراه، أن يتوقع ما يقرب من عشر سنوات من الانتظار على الأقل.

في إحدى الأمسيات، في محادثة "بخارية" مع الأصدقاء، ظهرت فكرة إبداعية: أن نعرض على الأكاديمية الوطنية للعلوم صفقة كان من الصعب رفضها: سيقوم الفيزيائيون الشباب بتجديد المباني السكنية للأكاديمية، وفي المقابل فترة انتظارهم للدراسة. سيتم تقصير السكن. تم قبول الاقتراح، وعلق الفيزيائيون من أسطح المباني في "Snapfling"، وجدران مغلقة، ومزاريب مجصصة ومرسومة ومصلحة، ولكن في المساء يمكنهم أخيرًا الاسترخاء في شققهم المتواضعة.