Нерядко се случва поради авария, небрежност или злонамерено кораби да изхвърлят петролни продукти или други замърсители по-близо или по-далече в морето. Има вариант съответното петно да се разсее бързо под действието на вълните и вятъра и концентрацията на вредните вещества да стане безопасна.
Но защо понякога следата остава компактна и изскача на брега с цялата си поразяваща сила?
В тази лудост има някаква система,
твърди Полоний по адрес на умопомрачения датски принц Хамлет. Но едва отскоро учените се опитват да намерят смисъл в безпорядъка, прилагайки един от най-странните математически инструменти – теорията на хаоса.
В случая ползването й е напълно оправдано – морето, особено в крайбрежните заливи, се плиска под въздействието на толкова различни фактори, че хаотичността там е просто по определение. И ако две шамандури се хвърлят само на метри една от друга, нищо не гарантира, че ще плават заедно. Едната може бързо да се окаже на плажа, а другата – да поеме към далечни земи.
Учените обаче вече се ориентират в тази лотария. От 2000 г. насам научен екип следи теченията в калифорнийския залив Монтерей (южно от Сан Франциско). И са открили, че сложните му, преплетени и уж безпорядъчни течения представляват
структура, направляваща начините на разпръскване на плаващите предмети.
С времето тази структура се променя, което води до допълнително объркване у наблюдателя. Но и в тези промени има закономерности.
Изследователите използвали високочестотен радар, който проследявал скоростта и посоката на движещите се водни маси. Данните от него се обработвали от свръхбързи компютри. Така те открили „скелета” на залива Монтерей, който определял дали плаващите отпадъци да се мотаят из него, или да поемат към Тихия океан.
За решаването на тази задача много спомогнал напредъкът, постигнат през последните години в идентифицирането и „заснемането” на механиката на флуидите (течности и газове), както и в съставянето на модели за поведението на тела, попаднали в тези потоци.
Откритите в залива Монтерей закономерности помогнали на учените да открият други подобни структури –
както в океаните, така и в атмосферата, дори в човешкото тяло.
С тяхна помощ те успели да обяснят някои наболели загадки в определени места по света – например защо около някои летища турбуленцията редовно изненадва пилоти и пътници. Създадените от тях модели вече се изследват внимателно от автомобилната и медицинската индустрия – с тяхна помощ аеродинамиката на колите може би тепърва ще заслужи името си, а изкуствените сърца и сърдечни клапи още повече ще се доближат до природните оригинали.
Лагранжови кохерентни структури – това е името на „скелетите”, които се очертават като един от големите научни пробиви днес (по името на Жозеф Лагранж, италиански математик и физик от 18.-19. век). Интересът към тях е огромен - те не са просто куп уравнения, но и напълно наблюдаеми явления - с тях вече се занимават не само теоретици, но и експерименталната наука.
Играта на теченията привлича мислителите векове наред. Преди пет века
Леонардо да Винчи скицира завихрянията,
които вижда в реките, както и въртопите от кръв, които си представя в аортната сърдечна клапа. Всички сме наясно колко непредсказуем е пътят на предмети, попаднали в тези вихри. Защото самите структури на теченията се изменят с времето.
Понятието за тези структури възниква от математическата теория за динамичните системи, с която се анализират сложни, променящи се с времето явления. Лагранжовите структури са невидими, защото често съществуват като разделителни линии между части от потока, които се движат с различни скорости и в различни посоки. В океана две капки вода може да са съседи в такива потоци – с течение на времето те може да се отдалечат на километри. Но тези невидими процеси определено не са химерни математически абстракции.
За да намерят структурите в потока, учените го разглеждат
не от точката на страничен наблюдател, а от тази на капка или частица,
повлечена от движението. В лабораториите те осветяват такива частици с лазерни лъчи и така заснемат скоростта и траекторията им с бързодействащи цифрови камери – все едно че проследяват картечна стрелба с трасиращи патрони. В атмосферния океан се работи със споменатите радари, лазерни детектори, балони-шамандури и спътници. С магнитен резонанс пък се проследяват сложните пътища на кръвта в човешкото тяло.
