Dzidki, zapewne większość z Was co najmniej słyszała o czarnych dziurach znajdujących się w przestrzeni kosmicznej, ale czy wiedzieliście, że podobne zjawisko występuje na Ziemi? Chodzi oczywiście o różne wiry, ale to głównie wiry oceaniczne, które są matematycznymi odpowiednikami czarnych dziur. O niebezpieczeństwie związanym z wirami wodnymi pisali chociażby Juliusz Verne w swojej słynnej książce „20.000 mil podmorskiej żeglugi” czy też Edgar Allan Poe w „W bezdni Malstromu”. Co ciekawe, mają również ogromne znaczenie, jeśli chodzi o oczyszczanie wody w oceanach dzięki zachodzącemu w nich mechanizmowi.

Czym w ogóle są wiry wodne?

Wiry oceaniczne różnią się od siebie wielkością średnicy i niekiedy znikają po jakimś czasie z równie tajemniczych przyczyn, z jakich się pojawiły. To jest nie do końca zbadane zjawisko, które w przypadku większych wirów niesie ze sobą zbyt duże ryzyko, aby przeprowadzić dokładne badania (dlatego robi się to zazwyczaj na małych wirach, niezagrażających życiu człowieka). Średnica niektórych z nich sięga nawet 150 km długości i bez problemu mogą pochłonąć dziesiątki statków, które za bardzo się do nich zbliżą. W dodatku nic, co wpadnie do większego wiru nie może się z niego wydostać. Wiry mogą się przemieszczać po oceanie - pojawiły się nawet liczne wzmianki, że na Oceanie Południowym rozciągającym się od wybrzeża Antarktydy liczba wirów rośnie, co sprawia, że w kierunku północnym przesuwają się większe masy ciepłej, słonej wody. Badacze wysnuli teorię, że to zjawisko może łagodzić negatywny wpływ topniejących lodów z Bieguna Południowego, jednak nie oceniono całkowicie wpływu wirów na przebieg tego procesu – nadal prowadzone są badania w tym kierunku, ale ustalenie ich podobieństwa do czarnych dziur i istnienia czegoś na podobieństwo orbit grawitacyjnych w wirach wodnych pomogło w znacznym doprecyzowaniu tej teorii.

Ziemskie czarne dziury w oceanach

Współczesne badania wykazały, że w czarnej dziurze znajdującej się w przestrzeni kosmicznej krzywizna czasoprzestrzeni staje się nieskończona tak, jak i oddziaływanie siły grawitacji – jednak ciężko jest stwierdzić, co jest źródłem tego zjawiska. Podobnie w przypadku wirów wodnych, u których źródło nie jest do końca znane, ale występują różne teorie na temat przyczyn ich występowania. Wykazali to naukowcy ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurichu (ETH Zurich) i University of Miami, którzy doszli do takiego wniosku dzięki obserwacji większych wirów wodnych dzięki obrazom przesyłanym z satelitów. Tak dokładniej rozwiązanie problemu podobieństwa działania wirów wodnych i czarnych dziur w przestrzeni kosmicznej znaleźli George Haller (profesor dynamiki nieliniowej z ETC Zurich) oraz Francisco Beron-Vera (profesor oceanografii z University of Miami). Opublikowali oni pracę opisującą nową matematyczną technikę odnajdowania wirów o spójnych granicach w czasopiśmie „Journal of Fluid Mechanics”, gdzie zaznaczyli, że w oceanie jest niezwykle trudno odnaleźć spójną masę wody. Wszystko się porusza, dlatego zarówno z zewnątrz, jak i wewnątrz wir wygląda na niespójny oraz chaotyczny.

Profesorowie Haller i Beron-Vera dopiero na podstawie wykonanych zdjęć satelitarnych byli w stanie wskazać spójne punkty wody (nazywane także wyspami wodnymi). Dopiero wtedy okazało się, że struktura wirów oceanicznych do złudzenia przypomina czarne dziury. Nic, co znajdzie się zbyt blisko czarnej dziury w przestrzeni kosmicznej (nawet światło, stąd nazwa „czarna dziura”) nie może z niej uciec, za to jest taka odległość, przy której fotony ani nie wpadają w czarną dziurę ani też nie mogą uciec z jej pola grawitacyjnego, po którym krążą tworząc orbitę fotonową, która wygląda jak pierścień światła. I podobnie jest w przypadku wirów wodnych – przy tych o większej średnicy jest taka odległość, przy której ani nie wpada się w wir ani też nie można od niego wystarczająco się oddalić. To właśnie te orbity wirów i czarnych dziur stanowią tą barierę odległości, do której można się zbliżyć. Jednak warto tutaj zaznaczyć, że jedynie wiry o większej średnicy mają właściwości czarnych dziur – nie dotyczy to każdego (nie wszystkie są na tyle silne, żeby wytworzyć taką „orbitę grawitacyjną”).

Rola wirów wodnych w oceanicznym recyclingu

Wiry wodne działają trochę jak taka pralka – odgrywają ogromną rolę z oczyszczania oceanu z licznych zanieczyszczeń. Ale to też jedynie w przypadku tych silniejszych wirów o właściwościach podobnych do czarnych dziur, gdyż to właśnie te wiry są na tyle silne, aby przeprowadzić skuteczne oczyszczanie. Coś jak jakaś tania pralka vs dobry model Whirpoola [uwaga na sczerstwiały suchar, z którego pewnie i tak tylko ja się śmieję]. Ponieważ wiry oceaniczne działają na podobnej zasadzie do czarnych dziur i są stabilne, mogą działać jak mechanizm transportujący mikroorganizmy, zanieczyszczenia czy wody różniące się temperaturą i poziomem zasolenia od otaczających je wód.

Profesorowie Beron-Vera i Haller obserwowali grupę wirów pojawiających się regularnie w pobliżu Przylądka Igielnego w pobliżu RPA, które nazywane są Pierścieniami Agulhas. Zaobserwowali, że transportują one ciepłą, słoną wodę w kierunku północno-zachodnim, a co ciekawe odkryli, że aż siedem wirów należących do Pierścieni Agulhas działa na zasadzie czarnej dziury i pomimo wędrówki po oceanie przez rok obserwacji, zawierały w sobie nieustannie tą samą wodę. Oznacza to tyle, że zanieczyszczenia dostające się do tych wirów nie mają szansy na wydostanie się – jak widać Matka Natura na swój sposób zadbała również o porządkach w oceanach. Co ciekawe, to nie jedyne zaobserwowane wiry typu czarnej dziury - profesor Josefina Olascoaga z University of Miami przy pomocy metody Hellera i Berona-Veri odkryła takie same właściwości u olbrzymiego wiru znajdującego się w Zatoce Meksykańskiej. Na tej samej zasadzie działają również największe na świecie wiry wodne, które określa się nazwą „maelstorm” ze względu na ogromne niebezpieczeństwo, jakie ze sobą niosą i ich niszczycielską naturę (największym znanym maelstormem jest Saltstraumen znajdujący się na prawo od norweskiej miejscowości Bodø blisko Północnego Koła Biegunowego, który pochłania aż 400 milionów metrów sześciennych wody w zaledwie 6 godzin, a co ciekawe – nieopodal niego znaleziono osady, których pochodzenie szacuje się na ok. sprzed 10.000 lat).

Dodatkowa literatura dla zainteresowanych:

1.http://www.georgehaller.com/reprints/black_hole_vortices.pdf
2.https://www.semanticscholar.org/paper/Coherent-Lagrangian-vortices%3A-the-black-holes-of-Haller-Beron%E2%80%90Vera/5ae5b3b7226eb423196a527f1eca16b14b925fd7
3.https://presume.pl/ziemskie-czarne-dziury
4.https://www.twojapogoda.pl/wiadomosc/2018-08-22/juliusz-verne-mial-racje-tajemnicze-wiry-w-atlantyku-moga-pochlaniac-hektolitry-wody-wraz-ze-statkami/
5.https://kopalniawiedzy.pl/wir-czarna-dziura,18891
6.https://aceflashman.wordpress.com/2009/12/08/mile-wide-whirlpool-appears-off-nj-coast/
7.https://www.askdifference.com/whirlpool-vs-maelstrom/
8.https://www.fjordtours.com/things-to-do-in-norway/attractions/saltstraumen/
9.https://www.techeblog.com/researchers-discover-black-holes-in-the-ocean-nothing-can-ever-escape/
10.https://www.discovermagazine.com/the-sciences/how-black-holes-are-like-whirlpools
11.https://www.seeker.com/oceanic-black-holes-found-in-southern-atlantic-1767705196.html
12.https://www.ibtimes.com/what-are-oceanic-black-holes-satellites-capture-powerful-black-hole-whirlpools-atlantic-ocean