Πώς γεννιούνται τα μεγαλύτερα κύματα στον πλανήτη

Τα εσωτερικά κύματα στον Πορθμό του Λουζόν διακρίνονται σε αυτή τη δορυφορική εικόνα της NASA

Είναι αδύνατο να τα δει κανείς με τα μάτια ή με δορυφόρους, αφού δεν φτάνουν ποτέ μέχρι την επιφάνεια. Τα μεγαλύτερα κύματα του κόσμου, με ύψος μέχρι 500 μέτρα, κινούνται υποβρυχίως και βοηθούν στην ανάμειξη του νερού των ωκεανών.

Η ανάμειξη

Ένα πρωτότυπο πείραμα σε μια περιστρεφόμενη δεξαμενή αποκαλύπτει τώρα ότι αυτοί οι γίγαντες σχηματίζονται από την ανάμειξη ψυχρού, αλμυρού νερού με θερμότερα, λιγότερο αλμυρά στρώματα. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν, τα οποία δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Geophysical Research Letters», θα μπορούσαν τελικά να βοηθήσουν στην κατανόηση της ωκεάνιας κυκλοφορίας αλλά και στη βελτίωση των υπολογιστικών μοντέλων του παγκόσμιου κλίματος.
Αμερικανοί και Γάλλοι ερευνητές μελέτησαν τα γιγάντια «εσωτερικά κύματα» στον Πορθμό του Λουζόν, μια στενή λωρίδα θάλασσας που χωρίζει τις Φιλιππίνες από την Ταϊβάν. Τα υποβρύχια κύματα αυτής της περιοχής, τα οποία πιστεύεται ότι είναι από τα μεγαλύτερα του κόσμου, φτάνουν σε ύψος τα 500 μέτρα, περίπου 70 μέτρα ψηλότερα από το Εμπάιερ Στέιτ Μπίλντινγκ.

Ο μηχανισμός

Το φαινόμενο ήταν μεν γνωστό, ο μηχανισμός δημιουργίας του όμως παρέμενε ασαφής. Για να δώσουν μια απάντηση, οι ερευνητές προσπάθησαν να προσομοιώσουν τα κύματα σε μια περιστρεφόμενη δεξαμενή στο γαλλικό Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας.
Η δεξαμενή -ουσιαστικά ένα μεγάλο ταψί που μπορεί να γεμίζει νερό- περιστρέφεται με μεταβλητή ταχύτητα και προσομοιώνει την περιστροφή της Γης. Μέσα στη δεξαμενή τοποθετήθηκε ένα ακριβές μοντέλο του Πορθμού της Λουζόν, συμπεριλαμβανομένων των γύρω νησιών αλλά και του ανάγλυφου στον γύρω βυθό.
Η δεξαμενή πληρώθηκε στη συνέχεια με στρώματα νερού διαφορετικής αλατότητας. Τα στρώματα αυτά μιμούνται τις διαφορές πυκνότητας που καταγράφονται στον πορθμό: κρύα και πυκνά στρώματα υψηλής αλατότητας στο κάτω μέρος και θερμότερα, λιγότερο αλμυρά νερά από πάνω. Οι ερευνητές, τέλος, προσομοίωσαν τις παλίρροιες του πορθμού χρησιμοποιώντας δύο μεγάλα έμβολα, και παρακολούθησαν την κίνηση του υγρού με ισχυρά φώτα και μικρά σωματίδια που προστέθηκαν στο νερό.

Η τοπογραφία

Το πείραμα έδειξε ότι τα εσωτερικά κύματα οφείλονται στην τοπογραφία του πορθμού, η οποία χαρακτηρίζεται από δύο ανυψωμένες λωρίδες γης σαν κορυφογραμμές.
Καθώς το νερό μπαινοβγαίνει στον πορθμό στη διάρκεια της άμπωτης και της πλημμυρίδας, το ψυχρό, πυκνό νερό ωθείται προς αυτές τις κορυφογραμμές, ακολουθεί τις πλαγιές τους και ανυψώνεται, οπότε συναντά το θερμότερο, λιγότερο αλμυρό στρώμα.
Η κίνηση αυτή δημιουργεί όγκους ψυχρού νερού πίσω από τους οποίους ακολουθούν δίνες θερμού νερού. Αυτό που προκύπτει είναι εσωτερικά κύματα, τα οποία κινούνται προς τη στεριά και στην πορεία γίνονται ολοένα και ψηλότερα, μέχρι που τελικά σπάει πάνω στην ηπειρωτική υφαλοκρηπίδα -ακριβώς όπως ένα επιφανειακό κύμα ψηλώνει καθώς κινείται σε πιο ρηχά νερά και τελικά σπάει στην ακτή.

Το μοντέλο

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, η πρόσκρουση των εσωτερικών κυμάτων στην υφαλοκρηπίδα αναμειγνύει τα θερμά και υγρά στρώματα. Και, καθώς το ψυχρό νερό ανεβαίνει πιο κοντά στην επιφάνεια, μεταφέρει μαζί του θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη του πλαγκτού και τελικά όλων των θαλάσσιων οργανισμών.
Οι ερευνητές κατάφεραν μάλιστα να καταλήξουν σε ένα μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει τον σχηματισμό και τη συμπεριφορά των εσωτερικών κυμάτων. Το μοντέλο ισχύει ειδικά για τον Πορθμό του Λουζόν, παρόλα αυτά εκτιμάται ότι μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση των γιγάντιων κυμάτων σε άλλες περιοχές του κόσμου.
Απώτερος στόχος είναι να συμπεριληφθεί η δράση των εσωτερικών κυμάτων στα μοντέλα του παγκόσμιου κλίματος, δεδομένου ότι αυτοί οι γίγαντες παίζουν ρόλο στον σχηματισμό ωκεάνιων ρευμάτων και στην ανακύκλωση της θερμότητας σε ολόκληρη την υδρόγειο.

Πηγή:  Το Βήμα

http://www.sci-news.com/othersciences/geophysics/science-underwater-waves-01679.html

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013GL058064/abstract