Un Fluture În Brazilia Poate Provoca Într-Adevăr O Tornadă În Texas?

{h1}

Efectul fluture a fost folosit de multă vreme de previzorii vremii și financiare ca o scuză de ce nu pot face predicții exacte despre viitor. Dar cercetările arată că fluturii care-și bat flopurile într-adevăr nu pot afecta cursul istoriei.

Este poetic, ideea că clapa unei aripi a fluturilor din Brazilia poate declanșa o cascadă de evenimente atmosferice care, săptămâni mai târziu, stimulează formarea unei tornade în Texas. Acest așa-numit „efect fluture” este folosit pentru a explica de ce sistemele haotice precum vremea nu pot fi prezise cu mai multe zile înainte. Nu se poate ști fiecare mic factor care afectează atmosfera - fiecare fluturaș al fiecărui fluture din Brazilia - așa că nu prea există speranța de a prevedea ora exactă și locul în care o furtună va atinge săptămâni mai târziu.

Efectul fluture este cu atât mai plăcut, deoarece modelul computerului care a dus la descoperirea lui seamănă cu un fluture. Matematicianul Edward Lorenz a creat în anii '60 modelul, numit un atractiv ciudat; este o linie care se rotește alternativ în jurul a două ovale adiacente, care prezintă soluția haotică a unui set de ecuații interrelaționate. Lorenz a constatat că forma atractorului era extrem de sensibilă la condițiile inițiale. Deplasarea punctului său de plecare doar o scară de aripi în orice direcție a determinat linia să atragă un fluture complet diferit.

Ciudatul atractor i-a determinat pe oamenii de știință să concluzioneze că multe sisteme din lumea reală - piața bursieră, sezonul de tornadă din Texas - trebuie să fie la fel de imprevizibile, iar efectul fluture a continuat să fie invocat ca o explicație a haosului de atunci. Cu toate acestea, acest lucru este în ciuda faptului că este de fapt fals: un fluture din Brazilia poate flutura atât de tare pe cât îi place, dar încă nu poate bici o tornadă în Texas.

„Dacă un fluture își înfășoară aripile, efectul se reduce cu adevărat”, a spus matematicianul și scriitorul David Orrell, despre Micile mistere ale vieții.

Fluturarea banală

Fiecare clapă a aripilor unui fluture exercită o presiune asupra moleculelor de aer înconjurătoare pentru a împinge insecta în sus. Fiecare clapă provoacă o schimbare minusculă a presiunii aerului din jurul fluturelui, dar această fluctuație este nesemnificativă în comparație cu presiunea totală a aerului, care este de aproximativ 100.000 de ori mai mare. Schimbările de presiune a aerului sunt unul dintre factorii cheie implicați în schimbarea vremii, dar în cazul fluturelui, moleculele de aer absorb ușor lovitura unui clapeta aripii, astfel încât la câțiva centimetri distanță de un fluture, turbulența pe care o provoacă. va fi murit. [Explicat: Zborul care dezvăluie fizica bombardamentului]

Orrell, care are un doctorat în predicția sistemelor neliniare de la Universitatea din Oxford, scrie despre predicția în domenii precum meteorologia, biologia și economia atât pentru publicul științific cât și pentru cei laici. Cea mai vândută carte „The Future of Everything: The Science of Prediction” (Thunder’s Mouth Press, 2006) descrie dificultățile extreme cu care meteorologii se confruntă în prognoza meteo, care este atât de sensibilă la schimbările condițiilor atmosferice precum presiunea și temperatura încât nu se poate să fie proiectate cu exactitate cu mai multe zile înainte. O estimare a temperaturii care este oprită cu doar o fracțiune dintr-un grad-Celsius duce la o cascadă de erori mai târziu, făcând predicții care vor depăși câteva zile, dar mai puțin de câteva săptămâni, deosebit de provocatoare.

Cu toate acestea, „schimbările care fac diferența sunt cu mult mai mari decât un fluture care își lovește aripile”, a spus Orrell.

"Cred că matematic, atrăgătorul Lorenz a fost o descoperire foarte importantă", a spus el. "Dar atunci a fost preluat ca o scuză. Oamenii au început să aplice teoria haosului la o mulțime de sisteme și să spună:„ Ei bine, această proprietate este sensibilă la condițiile inițiale, deci nu putem face predicții exacte. " "

De fapt, potrivit lui Orrell, numai în modele mult simplificate de haos, cum ar fi straniu atrăgător, schimbările microscopice au consecințe uriașe, escaladând și, în final, determinând atrăgătorul să se desprindă de calea pe care altfel ar fi luat-o. Modele de computer mai complexe precum cele folosite de meteorologi sunt mult mai solide. Așa cum Orrell și o echipă de mai mulți alți matematicieni au demonstrat în 2001, introducerea tulburărilor la scară fluture fluture în aceste modele meteorologice nu face ca rezultatele modelelor să se divergeze. Dacă alți factori ai sistemului meteorologic, cum ar fi temperaturile calde din Oceanul Atlantic, umiditatea ridicată și vânturile de vest cu forfecarea vântului scăzut, își unesc forțele pentru a determina formarea unui uragan, clapeta unei aripi sau lipsa acestuia nu se va opri lor.

Or, ideea că o clapă de aripi ar putea avea un efect în creștere exponențial nu are niciun sens fizic, oricum, a spus Orrell. "Dacă vă imaginați modelând un volum de aer și apoi perturbați-l cu clapeta unei aripi de fluturi, nu vă așteptați să obțineți un val exponențial mai mare care iese din celălalt capăt." Modelarea turbulenței folosind automate celulare, o metodă dezvoltată de matematicianul Stephen Wolfram și explicată în celebra sa carte „Un nou tip de știință” (Wolfram Media, 2002), arată, de asemenea, că energia din aripa se va disipa, mai degrabă decât construită. Pe scurt, fluturii nu pot provoca furtuni. [5 Faptele matematice serioase de minte]

Deci care este prognoza?

Dacă efectul fluture nu este real, de ce, atunci, nu putem oamenii să prezicem cu exactitate vremea cu mai multe zile înainte?

Se pare că răspunsul la această întrebare este controversat. Pe baza cercetărilor sale, Orrell consideră că erorile în modelele de computer în sine - de exemplu, o simplificare excesivă a modului în care interacționează presiunea atmosferică și umiditatea - afectează rezultatul sistemelor meteorologice mult mai drastic decât în ​​cazul tulburărilor mici. El crede că meteorologii ar trebui să lucreze la perfecționarea modelelor atmosferei, mai degrabă decât să arunce mâinile sus din cauza haosului. "Mie consider că eroarea de model este o cauză mai probabilă a incapacității noastre de a face prognoze meteo decât haos", a spus Orrell.

Alți oameni de știință nu sunt de acord. Paul Roebber, matematician și meteorolog la Universitatea din Wisconsin-Milwaukee, susține că, deși haosul la scară fluture nu afectează succesul prognozei meteorologice, perturbările mai mari joacă totuși un rol semnificativ.

"Sunt de acord cu [Orrell] că efectele la scară fluture s-ar reduce, dar influențele care sunt încă influențe la scară mică din perspectiva vremii, cum ar fi norii individuali - aceste efecte sunt mult mai susceptibile să crească și să fie importante", a spus Roebber. a spus. "Așadar fluturi: OK. Dar norii individuali: aceia pot influența foarte mult prognoza de la cinci la 10 zile de acum înainte și până când nu putem rezolva acestea, îmbunătățirile modelelor noastre nu vor duce la îmbunătățiri mari ale prognozelor noastre."

Tim Palmer, profesor de la Oxford și om de știință principal la Centrul European pentru Previziuni meteo pe rază medie, a explicat că limitările capacității noastre de a observa condițiile atmosferei (cum ar fi locațiile tuturor norilor) folosind baloane meteorologice, măsurători de suprafață și satelit, înseamnă că niciodată nu vom putea introduce condițiile inițiale corecte în modelele noastre de computer. Acesta nu este întotdeauna un întreruptor de tranzacții, dar uneori este: "Când fluxul este deosebit de instabil, erorile din condițiile inițiale pot crește rapid și distrug calitatea prognozei în câteva zile. În alte ocazii, erorile inițiale condițiile vor crește mai lent și prognoza va rămâne pricepută timp de o săptămână sau mai mult înainte ", a scris Palmer într-un e-mail.

Conform Roebber, convecția atmosferică - încălzirea și creșterea aerului - este un exemplu primordial al unei condiții care poate fi măsurată inexact și care poate da naștere unor schimbări pe scară largă ale vremii. De exemplu, convecția deasupra Golfului Mexic provoacă uneori furtuni în sud-estul Statelor Unite, care apoi stârnesc furtuni de zăpadă în nord-est. [Toată vremea sălbatică este conectată?]

„Pentru mine, rolul convecției atmosferice în afectarea vremii la scară largă și previzibilitatea atmosferică ulterioară spune mult mai multe despre rolul erorilor de model și al erorilor de analiză decât scenariul ipotetic al fluturilor de imaginație populară”, a spus el.

Această poveste a fost oferită de Life’s Little Mysteries, un site suror la WordsSideKick.com. Urmărește Natalie Wolchover pe Twitter @nattyover. Urmărește Viața Micilor Miste pe Twitter @llmysteries, apoi alătură-ne pe Facebook.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Femeile De Pe Autostrăzile Adolescenților Scad Cu Limitele Licențelor
Femeile De Pe Autostrăzile Adolescenților Scad Cu Limitele Licențelor

Valurile Seismice Arată Care Fanii Sportului Sunt Cel Mai Greu
Valurile Seismice Arată Care Fanii Sportului Sunt Cel Mai Greu

Primul Săpun Magnetic Din Lume Ar Putea Curăța Mesele Lipicioase
Primul Săpun Magnetic Din Lume Ar Putea Curăța Mesele Lipicioase

Startup-Uri Root Pentru Cheeks Peeks La Documentele Științifice
Startup-Uri Root Pentru Cheeks Peeks La Documentele Științifice

De Ce Epidemicele Gripale Funcționează Diferit În Orașele Mari Americane
De Ce Epidemicele Gripale Funcționează Diferit În Orașele Mari Americane


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com