Un team di fisici ha scoperto un nuovo ruolo per un tipo specifico di turbolenza, una scoperta che fa luce sui flussi di fluidi che vanno dal nucleo liquido della Terra all’acqua bollente.
La ricerca, che appare sulla rivista Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienzecentrato sulla convezione turbolenta – il movimento del fluido quando viene riscaldato dal basso.
“I nostri esperimenti rivelano movimenti intricati tra un corpo in movimento libero e flussi termici convettivi”, afferma Jun Zhang, professore di matematica e fisica alla New York University e alla NYU Shanghai, autore senior del documento.
Lo studio, che ha coinvolto anche Kaizhe Wang, un ricercatore del Dipartimento di Fisica della New York University, si è concentrato in particolare sulla convezione di Rayleigh-Bénard, un tipo di convezione guidata dalle differenze di temperatura.
Nei loro esperimenti, condotti presso il Joint Research Institute della NYU Shanghai, gli autori dell’articolo hanno utilizzato un contenitore cilindrico riempito d’acqua, poi l’hanno riscaldato dal fondo, creando flussi convettivi. I flussi turbolenti risultanti hanno interagito con un solido sospeso (un pannello rettangolare) che si muoveva liberamente all’interno del contenitore, un ambiente che ha permesso ai ricercatori di studiare meglio come i flussi turbolenti interagiscono con le strutture solide all’interno.
“Sorprendentemente, il sistema diventa in qualche modo ben educato”, osserva Zhang. “Abbiamo osservato una rotazione regolare dei flussi e del solido libero”.
I loro risultati hanno mostrato che i flussi turbolenti alimentati dalla convezione, insieme al solido, possono muoversi in due direzioni – una in senso orario e l’altra in senso antiorario – con la velocità co-rotazionale che aumenta con l’intensità della convezione. Inoltre, la loro rotazione a volte può cambiare direzione, a causa della turbolenza.
“La ricerca, ispirata dalla rotazione del nucleo interno della Terra mentre interagisce con il nucleo liquido convettivo, cattura l’interazione tra un flusso turbolento e un corpo che si muove liberamente all’interno del flusso”, spiega Zhang. “I risultati confermano che la turbolenza può essere domata interagendo con i solidi. Ci ricorda anche che il potere della convezione termica potrebbe svolgere ruoli più importanti all’interno del nostro pianeta Terra”.
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