Новітнє дослідження дозволило вперше змоделювати складні двовимірні хвильові структури, схожі на “матричний приплив”, спостережений на річці Цяньтан.
На китайській річці Цяньтан свідки нещодавно спостерігали надзвичайний “матричний приплив”, коли приливні бурі, що зіштовхувалися, утворювали сітку хвиль, не схожу на будь-що раніше пояснене. Тепер дослідники, використовуючи сучасні симуляції, розгадали математику таких двовимірних хвильових патернів, відкривши двері до нового розуміння того, як хвилі поширюються в рідинах, плазмі та інших системах. (Концепція художника). Джерело: SciTechDaily.com
Феномен, що з’явився у вересні минулого року, здивував науковців своєю впорядкованістю: хвилі зіштовхувались під різними кутами, утворюючи сітчастий візерунок на поверхні води. Такі “дисперсійні ударні хвилі”, або ундулярні отвори, складно описати математично через їхню просторову складність і тривалу тривалість.
Дослідницька команда Університету Буффало, очолювана Джино Бьондіні, змогла змоделювати поведінку таких хвиль у двох вимірах, застосувавши чисельні методи до рівнянь, заснованих на роботах Кадомцева–Петвіашвілі. “Це той самий підхід, який використовують для прогнозування погоди”, – пояснює Бьондіні, порівнюючи симуляції хвиль із атмосферним моделюванням.
Щоб виконати це обчислення, команда використала суперкомп’ютерний центр CCR, який дозволив скоротити час симуляції з 22 годин до однієї завдяки використанню графічних процесорів (GPU). Змодельовані патерни дуже нагадували реальні зображення, зафіксовані на Цянтані, що вказує на високу точність підходу.
Ундулярні отвори — це хвильові структури, які виникають при швидкому збуренні та складаються з серії хвиль, що поширюються назовні. У минулому такі явища описувались лише в одному вимірі. Але тепер вперше отримано двовимірні рішення, які відкривають шлях до глибшого розуміння хвиль не лише в рідинах, а й у плазмі, твердому тілі та навіть у космічних структурах.
“Хвилі зберігаються довго й можуть бути великими, що робить їх надзвичайно складними для аналізу”, — зазначає Марк Хофер з Університету Колорадо.
Наступний крок — експериментальне підтвердження: відтворення таких моделей у фізичних системах, зокрема в гідродинамічних резервуарах. Це дасть змогу перевірити точність моделювання та використати результати в практичних цілях — від прогнозування припливів до розуміння хвиль у плазмових реакторах.
Цей прорив наближає науку до опису складних природних явищ, що донедавна здавалися математично неприступними.
Стаття Вчені пояснили загадковий “матричний приплив” у Китаї з’явилася спочатку на Цікавості.
#Вчені #пояснили #загадковий #матричний #приплив #Китаї
Source link
