Ar Drugelis Brazilijoje Gali Iš Tikrųjų Sukelti Tornadas Teksase?

{h1}

Drugelio efektą jau seniai naudoja orų ir finansų prognozuotojai kaip pasiteisinimas, kodėl jie negali tiksliai prognozuoti ateities. Tačiau tyrimai rodo, kad drugeliai, plakantys sparnus, tikrai negali turėti įtakos istorijos eigai.

Poetiška, kad drugelio sparno atvartas Brazilijoje gali pakeisti atmosferos įvykių kaskadą, kuri po kelių savaičių skatina Teksaso tornado susidarymą. Šis vadinamasis „drugelio efektas“ naudojamas paaiškinti, kodėl tokios chaotiškos sistemos, kaip oras, negali būti prognozuojamos daugiau nei prieš keletą dienų. Negalima žinoti kiekvieno mažo atmosferą veikiančio veiksnio - kiekvieno drugelio plazdėjimo Brazilijoje -, todėl mažai tikimės numatyti tikslų laiką ir vietą, kur audra užklups po kelių savaičių.

Drugelio efektas yra dar malonesnis, nes kompiuterio modelis, kuris paskatino jo atradimą, primena drugelį. Septintajame dešimtmetyje matematikas Edwardas Lorenzas sukūrė modelį, vadinamą keistu atrakcionu; tai linija, kuri pakaitomis spiraliauja aplink du gretimus ovalus, chaotišką sprendimą parodydama tarpusavyje susijusių lygčių rinkinyje. Lorenzas nustatė, kad atraktoriaus forma buvo ypač jautri pradinėms sąlygoms. Judant jo pradiniu tašku tik sparno masteliu bet kuria kryptimi linija nupiešė visiškai kitokį drugelį.

Keistas patrauklumas paskatino mokslininkus padaryti išvadą, kad daugelis realaus pasaulio sistemų - akcijų rinkos, Teksaso tornado sezono - turi būti panašiai nenuspėjamos, o drugelio efektas ir toliau buvo naudojamas kaip chaoso paaiškinimas. Tačiau tai nepaisant fakto, kad tai netiesa: Brazilijos drugelis gali plazdenti taip stipriai, kaip mėgsta, bet vis tiek negali išpūsti tornadas Teksase.

„Jei drugelis atlenkia sparnus, efektas tiesiog užgęsta“, - matematikas ir rašytojas Davidas Orrelas pasakojo „Mažosios gyvenimo paslaptys“.

Trivialus plepėjimas

Kiekvienas drugelio sparno atvartas daro spaudimą aplinkinėms oro molekulėms, kad vabzdys būtų nukreiptas aukštyn. Kiekvienas atvartas sukelia nedidelį oro slėgio aplink drugelį pasikeitimą, tačiau šis svyravimas yra nereikšmingas, palyginti su visu oro slėgiu, kuris yra maždaug 100 000 kartų didesnis. Oro slėgio pokyčiai yra vienas iš svarbiausių veiksnių keičiant orą, tačiau drugelio atveju oro molekulės lengvai sugeria sparno atvarto smūgį, todėl, kad jis yra keleto colių atstumu nuo drugelio, jo sukeliamos turbulencijos bus numiręs. [Paaiškinta: Kauliuko fizinis nepakenčiamasis skrydis]

Orrelis, turintis Oksfordo universiteto netiesinių sistemų numatymo daktaro laipsnį, rašo apie prognozavimą tokiose srityse, kaip meteorologija, biologija ir ekonomika, tiek mokslo, tiek ir neprofesionaliai auditorijai. Jo geriausiai parduodamoje knygoje „Viso ateitis: numatymo mokslas“ („Thunder's Mouth Press“, 2006) aprašomi meteorologų, kuriems sunku susidurti su orų prognozavimu, sunkumai, kurie yra tokie jautrūs atmosferos sąlygų pokyčiams kaip slėgis ir temperatūra, kad ji negali būti tiksliai numatytas daugiau nei prieš kelias dienas. Įvertinus tik truputį laipsnio Celsijaus esančią temperatūrą, vėliau atsiranda klaidų kaskados, todėl prognozės, kurios atrodo ne tik po kelių dienų, bet mažiau nei per keletą savaičių, yra ypač sudėtingos.

Vis dėlto „pokyčiai, kurie daro įtaką, yra kur kas didesni nei drugelis, siūbuojantis sparnais“, - teigė Orrelas.

„Matematiškai manau, kad Lorenco atrakcionas buvo labai svarbus atradimas“, - sakė jis. "Bet tada tai tarsi tapo pasiteisinimu. Žmonės pradėjo taikyti chaoso teoriją daugeliui sistemų ir sakydavo:" Na, ši savybė yra jautri pradinėms sąlygoms, todėl mes negalime pateikti tikslių prognozių. " "

Iš tikrųjų, pasak Orrello, tik labai supaprastintuose chaoso modeliuose, tokiuose kaip keistas atrakcionas, mikroskopiniai pokyčiai sukelia milžiniškas pasekmes, eskaluodamiesi ir pritraukdami atraktorių nuo kelio, kurio jis kitu atveju būtų ėjęs. Sudėtingesni kompiuterių modeliai, tokie, kokius naudoja meteorologai, yra daug tvirtesni. Kaip 2001 m. Parodė Orrell ir keletas kitų matematikų komandos, drugelių pliūpsnio masto trikdžių įvedimas į šiuos oro modelius nesukelia modelių rezultatų skirtumų. Jei kiti oro sąlygų veiksniai, tokie kaip šilta Atlanto vandenyno temperatūra, aukšta drėgmė ir vakarų vėjai su mažu vėjo šlyties laipsniu, sujungia jėgas, kad susidarytų uraganas, sparno atvartas arba jo nebuvimas nesustos juos.

Bet mintis, kad sparno atvartas gali turėti eksponentiškai didėjantį poveikį, vis tiek neturi daug fizinės prasmės, sakė Orrelas. "Jei įsivaizduojate modeliuodamas oro tūrį ir tada jį pertraukdamas drugelio sparno atvartu, nesitikėtumėte, kad iš kito galo iškils eksponentiškai didesnė banga." Turbulencijos modeliavimas naudojant ląstelines automatus, matematiko Stepheno Wolframo sukurtas ir savo garsiojoje knygoje „Nauja mokslo rūšis“ („Wolfram Media“, 2002) paaiškintas metodas taip pat rodo, kad sparno energija išsisklaidys, o ne kaupsis. Trumpai tariant, drugeliai negali sutelkti audrų. [5 rimtai galvojantys apie matematikos faktus]

Taigi kokia prognozė?

Jei drugelio efektas nėra tikras, kodėl tada negalime žmonės tiksliai numatyti oro daugiau nei prieš kelias dienas?

Pasirodo, kad atsakymas į šį klausimą yra prieštaringas. Remdamasis savo tyrimais, Orrelis mano, kad pačių kompiuterinių modelių klaidos - pavyzdžiui, pernelyg supaprastintos atmosferos slėgio ir drėgmės sąveikos - orų sistemų rezultatams daro įtaką žymiai drastiškesnės, nei mažos pertraukos. Jis mano, kad meteorologai turėtų tobulinti savo atmosferos modelius, užuot numoję rankas dėl chaoso. „Mano nuomone, modelio klaida yra labiau tikėtina mūsų nesugebėjimo prognozuoti orų prognozes nei chaoso priežastis“, - teigė Orrelas.

Kiti mokslininkai nesutinka. Viskonsino-Milvokio universiteto matematikas ir meteorologas Paulius Roebberis teigia, kad nors drugelių masto chaosas neturi įtakos orų prognozės sėkmei, didesni pasipiktinimai vis dėlto vaidina reikšmingą vaidmenį.

"Aš sutinku su [Orrell], kad drugelio masto efektai būtų sušvelninti, tačiau poveikis, kuris vis dar yra nedidelio masto poveikis orų požiūriu, pavyzdžiui, atskiri debesys - tas poveikis daug labiau tikėtina, kad augs ir bus svarbus", - teigė Roebberis sakė. "Taigi, drugeliai: gerai. Bet atskiri debesys: jie gali labai dramatiškai paveikti prognozę nuo penkių iki 10 dienų nuo šiol, ir kol mes negalėsime jų išspręsti, mūsų modelių patobulinimai mūsų prognozių daug nepagerins".

Timas Palmeris, Oksfordo profesorius ir pagrindinis Europos vidutinio nuotolio orų prognozių centro mokslininkas, paaiškino, kad mūsų galimybės stebėti atmosferos sąlygas (pvz., Visų debesų vietas) apribojimai naudojant oro balionus, paviršiaus ir palydovo matavimus yra riboti., reiškia, kad niekada negalėsime į kompiuterio modelius įvesti tiksliai tinkamų pradinių sąlygų. Tai ne visada yra sandorio nutraukėjas, tačiau kartais taip yra: „Kai srautas yra ypač nestabilus, pradinių sąlygų klaidos gali greitai išaugti ir per kelias dienas sunaikinti prognozės kokybę. Kitais atvejais pradinių klaidų sąlygos augs lėčiau, o prognozė išliks meistriška savaitei ar daugiau į priekį “, - el. laiške rašė Palmeris.

Anot Roebberio, atmosferos konvekcija - oro kaitinimas ir pakilimas - yra puikus netinkamų išmatuoti sąlygų, kurios gali sukelti didelių oro pokyčių, pavyzdys. Pvz., Konvekcija virš Meksikos įlankos JAV pietryčiuose kartais sukelia perkūniją, kuri šiaurės rytuose sukelia sniego liūtis. [Ar visi laukiniai orai susiję?]

„Man atmosferos konvekcijos vaidmuo darant didelę įtaką orui ir vėlesnis atmosferos nuspėjamumas sako daug daugiau apie tiek modelio klaidų, tiek analizės klaidų vaidmenį nei hipotetinis populiarių vaizduotės drugelių scenarijus“, - sakė jis.

Šią istoriją pateikė „Mažosios gyvenimo paslaptys“, „WordsSideKick.com“ sesers svetainė. Stebėkite Natalie Wolchover „Twitter“ @nattyover. Sekite gyvenimo mažąsias paslaptis „Twitter“ @llmysteries, tada prisijunkite prie mūsų „Facebook“.


Vaizdo Papildas: Chaos7 Attracteurs étranges: L'effet papillon.




Tyrimas


„Cram“ Seansas: Kvantinis Kompiuteris Per 200 Žodžių
„Cram“ Seansas: Kvantinis Kompiuteris Per 200 Žodžių

Faktai Apie Gadoliniumą
Faktai Apie Gadoliniumą

Mokslas Naujienos


Misofonija: Kodėl Kai Kurie Garsai Žmones Varo Iš Proto?
Misofonija: Kodėl Kai Kurie Garsai Žmones Varo Iš Proto?

Krokodilo Nosies Dinozauras Rastas Australijoje
Krokodilo Nosies Dinozauras Rastas Australijoje

Orangutangai Maitina Savo Kūdikius 8 Metus
Orangutangai Maitina Savo Kūdikius 8 Metus

„Craigslist“ Parduota Milijonai Dramblio Kaulo Dolerių
„Craigslist“ Parduota Milijonai Dramblio Kaulo Dolerių

Neįprastai Stipri Arktinė Audra Šnipinėjo Iš Viršaus
Neįprastai Stipri Arktinė Audra Šnipinėjo Iš Viršaus


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com