Podmořský „hlas“ tsunami

15. březen 2016
00662664.jpeg

Vlny na mořské hladině mohou v hlubinách oceánu vyvolat silné, nízkofrekvenční a rychle se šířící zvuky. Vědci je chtějí využít pro včasné odhalení blížících se přírodních katastrof.

V době, kdy si celý svět připomínal páté výročí ničivého zemětřesení Tohoku s následnou obří vlnou tsunami, zveřejnil matematik Usama Kadri spolu s profesorem mechaniky Triantaphylem Akylasem z Massachusetts Institute of Technology ve vědeckém časopise Journal of Fluid Mechanics studii, která lidstvu do budoucna slibuje včasné varování před podobnými katastrofami.

Vítr vanoucí nad mořem „tlačí“ na vodu a zemská tíže vrací vodní masy opět do rovnovážného stavu. Vzájemným působením těchto sil vznikají vlny na mořské hladině. Hlavním faktorem pohánějícím mořské vlny je gravitace. Mořem se mohou šířit i zvukové vlny a to díky tomu, že vyvolávají v kapalině vibrace. Pro vznik zvukových vln je klíčová skutečnost, že kapaliny jsou částečně stlačitelné.

Vědci dlouho neviděli mezi oběma typy vln šířícími se oceánem žádné pojítko a považovali oba fenomény za nezávislé. Z Kadriho rovnic popisujících vzájemný pohyb dvou vln na hladině kapaliny však vyplývá, že když tyto vlny běží proti sobě, může se až 95% jejich energie proměnit na zvukovou vlnu. Energie vzniklé zvukové vlny závisí na vlastnostech vln běžících po hladině.

I v případě, že se vzájemně nepotkává série vln, ale naopak „samotářské“ vlny, promění se ve zvuk plná pětina energie vln na hladině. To je stále dost na to, aby měřicí přístroje zvuk odhalily.

„Je to úžasné, když vezmeme v úvahu, že vlny na hladině kapaliny a zvukové vlny šířící se kapalinou, mají naprosto odlišný charakter,“ říká Usama Kadri. „To, že si tyto vlny mohou navzájem předávat energii, je vzrušující objev. Vysvětluje to, jak může část energie přicházející na hladinu oceánu z atmosféry, ze slunce a větru, nakonec proniknout do mořských hlubin ve formě zvukových vln.

Nové Kadriho rovnice pomáhají vědcům pochopit nejen vztah mezi děním na hladině oceánu a v mořských hlubinách, ale také mechanismy, kterými působí dění v atmosféře na mořskou hladinu. Jedním z nejvýznamnějších praktických využití těchto zatím ryze teoretických objevů by mohla být včasná detekce ničivých vln tsunami.

Některé zvukové vlny by měly podle Kadriho výpočtů putovat desetkrát rychleji než tsunami, při které se zvukové vlny generovaly. Vznik rychlých zvukových vln lze očekávat i při dalších přírodních pohromách, například při podmořských sesuvech hornin, při extrémně silných bouřích nebo při dopadu velkého meteoritu do moře.

„Doufáme, že se nám podaří tyto zvukové vlny zachytit a využít je k včasnému varování při řadě typů pohrom a blížících se tsunami zvlášť. Mohli bychom tak zachránit řadu lidských životů,“ plánuje další postup Usama Kadri.

autor:Jaroslav Petr
  • Příroda