Um estudo recente conduzido por pesquisadores da Universidade da Califórnia e da Universidade de Oslo propõe um novo modelo matemático que pode ajudar a explicar a ocorrência de fenômenos de turbulência.
Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Physical Review Research.
A turbulência está presente em diversos contextos naturais, da movimentação das correntes oceânicas à movimentação do ar ao redor de um avião, mas descrever como esses fenômenos funcionam de maneira matemática – e prever com antecedência como eles acontecerão – é um dos desafios mais duradouros da física.
“A maioria dos fluxos que encontramos na natureza são turbulentos — não importa se é o fluxo fora do avião que nos faz apertar os cintos de segurança, ou o fluxo em um pequeno riacho”, disse Björn Birnir, professor de matemática da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara e um dos autores. “A turbulência é difícil de entender porque os modelos matemáticos que a descrevem são não lineares, estocásticos e as soluções são instáveis. Isso tornou necessário o desenvolvimento de novas teorias para compreender verdadeiramente a natureza da turbulência.”
A turbulência durante voos, causada por alterações na atmosfera, é um dos fenômenos meteorológicos mais imprevisíveis para os pilotos.
O ar costuma fluir como água correndo em um rio: quando não alterado, corre suavemente, mas se encontra um obstáculo, como uma rocha, fica turbulento. As montanhas e tempestades agem como rochas em um rio, alterando a forma como o ar se move – grande parte das rotas mais turbulentas do mundo acontecem em áreas montanhosas.
O novo estudo separou os fluxos turbulentos em diferentes regiões de escala a depender de como este fluxo se comporta. O resultado é um modelo matemático que demonstra inicialmente um fluxo balístico (todas as partículas unidas e fluindo na mesma direção), seguido por um regime de escala lagrangiano que funciona como uma “região de transição” e, por fim, uma turbulência euleriana (um fluxo homogêneo com vórtices menores, porém mais complexos).
Além disso, os pesquisadores identificam uma quarta região, os “redemoinhos livres”, vórtices flutuantes e em rápido movimento, desconectados da turbulência anterior.
Conforme as mudanças climáticas e o aquecimento global avançam, a turbulência durante voos também tem se intensificado. E estes resultados e a criação de um modelo matemático podem gerar implicações concretas, como a possibilidade de antecipar zonas de forte turbulência durante voos e otimizar as rotas e as próprias aeronaves para lidar melhor com esses fenômenos.
Fonte: CNN
