Víry v oceánu jsou jako černé díry

Alespoň pokud jde o jejich matematiku. Zdá se, že oceánské víry mají ostře vymezené hranice, po nichž krouží mořská voda, tak jako krouží fotony po fotonové sféře černých děr v hlubokém vesmíru. Pozření planety oceánským vírem se ale bát nemusíme.

V pozemském oceánu se odnepaměti pohybují nezměrné masy vody, které jsou různě teplé a různě slané. Není to ale jenom takové panoptikum, které bychom nezúčastněně pozorovali. Jejich uspořádání nepochybně značně ovlivňuje klima a to je v dnešní době poněkud choulostivé téma. O kritickém významu Golfského proudu pro Evropu a široké okolí toho už bylo řečeno dost a dost. Na klima ale také podle všeho citelně působí i velké oceánské víry, které mívají průměr mezi 10 až 500 kilometry (mesoscale ocean eddy) a mohou se točit celé měsíce i roky. Jejich role v planetárním klimatu ale zatím zůstává nezřetelná, protože odborníci nedovedou spolehlivě určit jejich rozměry a počet. Oceánské víry se zdatně maskují.

George Haller. Kredit: ETHZ.

George Haller. Kredit: ETHZ.

Se zajímavým řešením tohoto problému nedávno přišli George Haller ze Švýcarského federálního technologického institutu v Curychu (ETHZ) a Francisco Beron-Vera z Miamské univerzity. Analýzou série satelitních snímků odhalili zřetelné víry u východního pobřeží jižní Afriky, kde protéká mořský proud Agulhas. O něm je známo, že pravidelně tvoří oceánské víry, takzvané Prstence Agulhas. Pak navrhli matematický aparát, kterým je možné popsat a odhalit takové oceánské víry. Nakonec je ohromilo, že matematika oceánských vírů podezřele připomíná výpočty z extrémního světa černých děr.

Černé díry, jak známo, slupnou všechno, co se k nim dostane příliš blízko, včetně fotonů elektromagnetického záření. Jenže, když se foton pohybuje kolem černé díry v určité kritické vzdálenosti, tak už do chřtánu černé díry nespadne. Namísto toho zahne z původní trajektorie svého letu a začne kolem černé díry zběsile kroužit. Ve fyzice černých děr tomu říkají fotonová sféra a její poloměr představuje jeden a půl násobek slavného Schwarzschildova poloměru.

Francisco Beron-Vera. Kredit: University of Miami.

Francisco Beron-Vera. Kredit: University of Miami.

Haller a Beron-Vera odhalili u oceánských vírů struktury, které připomínají fotonové sféry černých děr. Jsou to bariéry, které obklopují oceánský vír a nepustí nic ven, ani mořskou vodu, podobně jako černé díry nepustí světlo. Když teď o nich víme, tak by nám měly pomoct odhalit oceánské víry v ohromné záplavě oceánografických dat, kde byly až doposud takřka neviditelné. Autoři studie neskrývají radost ani překvapení, nečekali by, že v chaosu oceánu budou fungovat podobné ostře vymezené hranice vírů. Kromě toho, vše nasvědčuje tomu, že se podobné víry točí i v jiných prostředích. Například ve vzduchu, kde se asi podobně chovají mnohé vzdušné víry anebo na Jupiteru. Legendární Velká rudá skvrna v horních vrstvách atmosféry Jupiteru totiž nejspíš není nic jiného, než gigantický černoděrový vír o dvojnásobku velikosti Země.

4

Víry v oceánu jihovýchodně od ostrova Hokkaidó (2009). Kredit: NASA Earth Observatory, Wikimedia Commons.

Takové víry v oceánu samozřejmě nefungují jako skutečné černé díry, nepohlcují hmotu a nebortí prostoročas. Jejich existence má ale i tak dalekosáhlý význam pro dynamiku oceánu. Černoděrové víry mohou na značné vzdálenosti transportovat vodní organismy, cizorodé látky v mořské vodě, jako třeba ropu či plasty anebo také vodu s jinými vlastnostmi, než má okolní oceán. Haller a Beron-Vera přiznávají inspiraci povídkou Edgara Allana Poa Pád do Maelströmu (A Descent into the Maelström, 1841).

V ní Poe předvedl své přírodovědné nadání a mimo jiné se i zmínil o pásech pěny, které nebezpečný vír malstróm obklopují. Autoři studie nakonec pásy pěny Edgara Allana Poa našli, jako matematické obdoby fotonových sféry černých děr v oceánu. Poe by to jistě ocenil.

5

Velká rudá skvrna Jupiteru. Kredit: NASA.

Krátce po uveřejnění studie vyzkoušela matematický postup Hallera a Berona-Very oceánografka Josefina Olascoaga z Univerzity v Miami. A matematika černých děr ukázala svojí sílu. Olascoaga totiž nečekaně objevila velký černoděrový vír v Mexickém zálivu, což bude mít značné důsledky pro naše chápání zdejších pohybů mořské vody.