Un uragan, sau un taifun, este un vartej de aer urias si extrem de energetic. Aerul se misca cu viteze foarte mari, intr-o maniera care la scara mare este circulara, insa la scara mica este neregulata si turbulenta. Oamenii de stiinta dezbat de multa vreme mecanismul prin care asemenea structuri turbionare uriase se pot forma plecand de la vartejuri mici.
Formarea uraganelor
Cum se acumuleaza energia cinetica relativ mica a vartejurilor pentru a forma un singur vartej extrem de energetic? Una dintre ideile cele mai raspandite este ca micile vartejuri se combina treptat unul cu altul si astfel se formeaza vartejuri din ce in ce mai mari. Insa, conform legii a doua a termodinamicii, intr-un sistem inchis energia tinde sa se disipe si nu sa se acumuleze. Prin urmare, atata timp cat nu suntem dispusi sa presupunem ca formarea furtunilor incalca legea a doua a termodinamicii, un asemenea proces ar avea nevoie de o sursa de energie exterioara, cum ar fi lumina soarelui sau altceva, care sa "impinga" procesul de combinare a vartejurilor. Insa nu pare sa existe nici o astfel de sursa de energie exterioara suficient de mare.
Cu toate acestea, Shiyi Chen si colegii sai de la Universitatea Johns Hopkins, de la Laboratorul National Los Alamos si de la Universitatea din Peking au propus un nou mecanism prin care se formeaza cicloanele, numit cascada de energie inversa. Ideea lor este ca vartejurile mari sunt formate printr-un proces in care un vartej absoarbe energia de la un vartej invecinat ceva mai mic si, in felul acesta, el creste din ce in ce mai mare. Vartejurile mai mari efectiv le golesc de energie pe cele mai mici, printr-un proces care nu este o combinatie "pasnica", prin care vartejurile "isi pun in comun" energia, ci o preluare "ostila".
A doua lege a termodinamicii favorizeaza disparitia micilor vartejuri si, intr-un anumit sens metaforic, vartejul care creste se foloseste de aceasta tendinta: energia de la micile vartejuri se disipa in interiorul vartejului mai mare. In cele din urma, inclusiv energia furtunii mari se disipa – atunci cand furtuna se termina – insa intregul proces, care incepe cu un mare numar de mici vartejuri si se termina cu disiparea tuturor vartejurilor, trece printr-o etapa intermediara dramatica: furtuna.
Prin urmare, intregul proces (si starea finala) este directionat de legea a doua a termodinamicii si nu de o sursa externa de energie, insa calea exacta pe care o ia intregul proces nu este atat de directa cum s-ar fi putut presupune (de pilda, micile vartejuri sa se disipe pur si simplu fara nici o furtuna). Intregul proces implica deci o etapa intermediara de auto-organizare. Aceasta etapa intermediara este numai temporara, insa, oricum, poate sa dureze destul de mult timp. Cu cat vartejul este mai mare cu atat dureaza mai mult. De exemplu, furtuna uriasa de pe Jupiter a fost observata pentru prima data acum 341 de ani si nu pare sa se potoleasca.
Oamenii de stiinta au testat predictiile modelului lor, atat cu ajutorul unor simulari pe computer cat si prin intermediul unor experimente in laborator. Ei spun ca aceasta teorie ofera un model cantitativ despre cum circulatia la scara mare incorporeaza o "populatie" de mici vartejuri. Ei spera ca aceste rezultate vor putea ajuta la prezicerea vartejurilor masive in atmosfera si in oceane.
