Quanto è caotica la turbolenza?
Un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Fisica ha testato le congetture di Edward Lorenz, il padre della Teoria del Caos.
Di Guido Boffetta, del Dipartimento di Fisica
La turbolenza nei fluidi è un fenomeno fortemente caotico ed impredicibile. Malgrado ciò, siamo in grado di prevedere l'evoluzione dell'atmosfera e dell'oceano, entrambi turbolenti, su tempi relativamente lunghi.
La soluzione a questo apparente paradosso è stata proposta all'inizio degli anni Settanta dai lavori del metereologo Edward Lorenz, il padre della Teoria del Caos e dell'idea del "effetto farfalla". L'idea di Lorenz, ripresa poi in modo più tecnico dai lavori di Leith e di Kraichnan, è che in un sistema caotico complesso come la turbolenza l'incertezza possa crescere più o meno rapidamente a seconda delle scale spaziali che si considerano.
In particolare, Lorentz ipotizzò che il tempo di predicibilità di una certa scala sia proporzionale al tempo caratteristico con cui evolve quella stessa scala. Ad esempio, i vortici a piccola scala, la cui dinamica è molto rapida, sono molto caotici e impossibili da prevedere, viceversa i moti di grande scala dell'oceano e dell'atmosfera, che evolvono su tempi più lenti, risultano predicibili più a lungo.
Molti anni dopo, la disponibilità dei supercalcolatori ha permesso ad un gruppo del Dipartimento di Fisica di testare la congettura di Lorenz per mezzo di simulazioni numeriche di flussi altamente turbolenti, effettuate presso il centro di calcolo italiano CINECA.
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