¿Cómo surgen las olas del mar?

Uno de los más importantes problemas científicos clásicos (no cuánticos ni relativistas) aún no resuelto es el de explicar la turbulencia en un fluido.

Avatar del

Por: Vicente Aboites

Uno de los más importantes problemas científicos clásicos (no cuánticos ni relativistas) aún no resuelto es el de explicar la turbulencia en un fluido. También sabemos que este es un problema descrito por las ecuaciones de Navier-Stokes para el cual no se tienen soluciones generales. Sin embargo, no es el único problema de física clásica importante aún no resuelto. Otro más es el de explicar cómo surgen las olas del mar. Este problema tiene importantísimas aplicaciones prácticas en oceanografía, en el estudio del clima en el planeta, en la descripción de la movilidad de la contaminación en los océanos y en el diseño de barcos, entre muchísimos otros dominios.

El problema de la generación de olas en el mar matemáticamente se reduce al estudio de la interacción de dos fluidos, el constituido por la atmósfera y el formado por el agua del mar, y ambos fluidos están descritos por las ecuaciones de Navier-Stokes. Es decir, se tienen tres elementos que deben describirse matemáticamente; el fluido superior (atmósfera), el fluido inferior (agua de mar) y la interfase entre ambos. Esta última, la interfase, contiene dos elementos fundamentales que son las fuerzas restitutivas, estas son; la gravedad que actúa sobre el agua, y la tensión superficial del agua. Para complicar aún más el problema se tiene que los rangos de las escalas típicas del problema son enormes; en espacio van desde milímetros hasta kilómetros, y en el tiempo desde segundos hasta horas. La complejidad para el tratamiento analítico o numérico de este problema es enorme y el apoyo de observaciones experimentales confiables es fundamental pero también son muy difíciles de realizar.

Sabemos que el trabajo científico busca proporcionar modelos con los cuales se puedan realizar explicaciones y predicciones de lo que observamos en el mundo. Para el caso de problemas sencillos esto se puede hacer con facilidad. Por ejemplo, describir el movimiento de un péndulo simple que realiza oscilaciones pequeñas se puede hacer con gran precisión y de acuerdo con las observaciones experimentales. Sin embargo, tan pronto como se tienen péndulos que realizan oscilaciones que no son pequeñas, o péndulos acoplados entre sí por medio de resortes, o péndulos elásticos cuya longitud varía de acuerdo a su tensión. En cada uno de estos casos se llega rápidamente a problemas matemáticos de gran complejidad.

¿Demasiados anuncios?

Disminuir publicidad

En el problema de la generación de olas en el mar, vale señalar que solamente hasta 1960 Klaus Hasselmann y Vladimir Zakharov proporcionaron modelos para describir las interacciones no lineales que allí ocurren. Estos resultados le valieron a Zakharov recibir en el año 2003 la prestigiada medalla Dirac del Instituto de Física Británico (junto a Robert Kraichnan, uno de los últimos alumnos postdoctorales de Albert Einstein) y a Hasselmann el premio Nobel de física en este año 2021.

La descripción de lo que ocurre en el universo es el objetivo de la ciencia. Podemos imaginar al hombre primitivo desde que es homo sapiens admirado y tratando de explicar cómo se crea el arcoíris, o explicar cómo funciona el Sol, o explicar cómo surgen las olas de mar, todo eso que forma parte de la naturaleza y nos llena de asombro por su magnificente belleza.

En esta nota:

Y tú, ¿qué opinas?

Te podría interesar