Dönen, Asimetrik Akış Modelleri Hakkında Temel Matematiksel İçgörü

Açık bir günde, Cabo Verde’nin (Cape Verde) daha düz adaları arasında Fogo, Santa Antão ve São Nicolau’daki yükselen zirveler öne çıkıyor. Takımadaların en yüksekleri olan bu üç volkanik ada, bazı adalarda benzersiz kuru ormanları destekleyen yağmur gölge efektleri oluşturacak kadar yüksekte duruyor.

Yükseklik aynı zamanda bu adaların, başarılı bir matematikçi, havacılık mühendisi ve Jet Tahrik Laboratuvarı’nın kurucularından biri olan Theodore von Kárm’ın muhtemelen takdir edeceği şekilde geçen hava kütlelerini ve bulutları rahatsız etmesine yardımcı oluyor. İzlere von Kármán vorteks sokakları denir; bu, bir sıvı uzun, izole edilmiş, sabit bir nesneden geçtiğinde ortaya çıkabilen ayırt edici bir modeldir. 1912’de von Kármán, öncü Alman akışkan dinamiği Ludwig Prandtl için yüksek lisans asistanı olarak çalışırken, salınan akış özelliklerini matematiksel terimlerle tanımlayan ilk kişiydi.

Bu özelliği ilk fotoğraflayan bir Fransız bilim adamı olsa da, von Kármán’ın temel kavrayışı, bu tür özelliklerin üretebileceği en kalıcı akış modelinin kademeli girdaplar olduğunu gösteren matematiksel bir kanıttı. Von Kármán daha sonra keşif hakkında “Sadece anti-simetrik düzenlemenin kararlı olabileceğini ve sıralar arasındaki mesafenin ve her sıranın ardışık iki girdabı arasındaki mesafenin belirli bir oranı için buldum” dedi. Diğer bir deyişle, girdaplar her zaman dengelidir ve asla sıralanmaz.

Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradyometresi (MODIS) NASATerra, 20 Aralık 2020’de bulutların dönen izlerinin bu görüntüsünü yakaladı. Kuru ormanlar, adaların geri kalanından biraz daha karanlık görünüyor.

Von Kármán, girdaplar hakkında içgörüsüne sahipken Göttingen Üniversitesi’nde (Almanya) bir öğrenciydi. Avusturya-Macaristan ordusunda görev yapmak üzere üç yıllık bir kesinti ile 1930’a kadar Almanya’da kaldı. Nazilerin Almanya’daki yükselişinden endişe duyan von Kármán, 1930’da Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’ndeki yeni Daniel Guggenheim Havacılık Laboratuvarı’nı yönetme teklifini kabul etti. Bu laboratuvar daha sonra 1958’de NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı oldu.