Tosprogede tager klogere beslutninger
25. maj 2012 kl. 12:27At beherske to sprog giver dig fordele, både i baren og på aktiemarkedet. Læs mere
Naturfænomens hemmelighed skal afsløres
23. juni 2010 kl. 09:16 14 kommentarer
Billedet her viser et hidtil ukendt naturfænomen, der har overrasket verden over. En forskergruppe på DTU er nu i fuld gang med at undersøge viftens mysterium.
(Foto: Teis Schnipper)
Vi kender det alle fra sommerperioden.
Det er varmt, og for at svale vores stakkels, bagte ansigt finder vi en lille papirvifte frem.
Men hvad sker der i luften omkring viften, når den fremkalder den svalende brise til vore svedne kinder?
Det uskyldige spørgsmål blev stillet på gangene i bygning 309 i Lyngby, hvor DTU Fysik holder til.
Det frembragte billedet herover som svar.
Det er det, der sker - men derudover er det et hvidt område på det teoretiske landkort, hvor vi ikke kan forklare, hvorfor luften opfører sig sådan.
Kaffen blev kold
På nærværende redaktionen forsøger vi ellers altid at populærformidle ny viden, når de mange dygtige forskere graver sig ned i en problemstilling og løser den. Men denne gang er det ikke muligt. Ganske enkelt fordi naturen har vist sig fra sin mest underfundige og vidunderlige side.
Fakta
VIDSTE DU
Gruppen, der har dokumenteret fænomenet, kaldes 'Complex Motion in Fluids Group'.
Den består af: Professor Tomas Bohr, lektor Anders Andersen, samt ph.d.-studerende Teis Schnipper og Laust Tophøj.
Forskningen dækker - ud over fisk og vandlopper - blandt andet saftstrømninger i træer og mønsterdannelser i strømninger.
Den har præsteret at overraske en højt specialiseret forskningsgruppe, der lige nu klør sig i alt fra skægget til teorierne for at finde en forklaring på det, vi ser på billedet.
»Vi har at gøre med et hidtil ukendt fænomen fra fysikkens verden,« forklarer ph.d.-studerende Teis Schnipper fra Center for Fluid Dynamik, der i sin tid trykkede på kameraets udløser.
»Det var lidt et eftermiddags-hyggeforsøg, som jeg ville lave over en kop kaffe og af ren nysgerrighed. Men lad mig sige det sådan her: Kaffen fik lov at stå og blive kold, da billedet tonede frem på skærmen. Det her er vitterlig et mysterium og et besnærende et af slagsen.«
Discovery og National Geographic
Billedet blev fremvist ved American Physical Societys årlige konference for fluiddynamik sidste år. Den vandt ved samme lejlighed en pris som et af verdens fem bedste billeder af bevægelse i væske.
En udmærkelse, der samtidig betød, at både National Geographic og Discovery Channel bragte det ud til hele verden på deres hjemmesider.
Herhjemme har Weekendavisen bragt billedet i stort format, og det er netop optaget til det internationale forskningstidsskrift Physics of Fluids.
Billedet går altså sin sejrsgang over hele verden i kraft af dets strukturer og farver. Men hvad ligger bag det?
Fiskespjæt
For at få en idé om det skal vi nok starte på Søren-og-Mette-så-en-hvirvelstrømning-stadiet.
Det er sådan, forskerholdet normalt ser hvirveldannelsen bag en mekanisk finne (til venstre), når man gennemfører visualiseringsforsøg. Finnen skaber en hvirvel-allé i sæbefilmen, der strømmer mod højre og viser på den måde, hvordan en fisk skaber fremdrift i vandet ved at sende hvirvlerne bagud. (Foto: Teis Schnipper)
Teis Schnipper forklarer:
»Fluiddynamik er, ganske kort forklaret, læren om strømninger i væsker og gasser. Et af vores særlige forskningsområder er de kræfter og strømninger, der opstår, når en fisk basker med sin hale. Der dannes hvirvler omkring finnen, og disse 'kastes' bagud, hvilket sender fisken gennem vandet.«
»Grundlæggende beskrives strømningerne med en væske-udgave af Newtons anden lov. I vores verden hedder den Navier-Stokes' ligning, og den er notorisk kendt for at være ekstremt kompliceret.«
Mekanisk fisk i en sæbehinde
Den forskergruppe, Teis Schnipper er en del af, studerer primært biologisk fluiddynamik og strømninger med frie overflader.
Områder, der blandt andet dækker over, hvordan en fisk bruger sine finner til at skabe fremdrift, og hvordan en vandloppe er i stand til at udføre voldsomme 'spring' igennem vandet.
Forskning, der giver os en fundamental forståelse for naturens opførsel.
En central aktivitet i forskningen er forsøg, hvor man filmer de hvirvler, der opstår i kølvandet på en mekanisk fisk for eksempel. Hvirvlerne visualiseres ved at lade en mekanisk finne baske i en sæbehinde, der er i bevægelse.
De fire fluidforskere på billedet har blottet et ukendt naturfænomen ved at baske med en mekanisk vifte i en sæbefilm. Her viser de dog en anden anvendelsesmulig-hed med ingredienserne, til ære for fotografen. (Foto: Ditte Valente)
Brugen af sæbehinden gør det muligt at se hvirvlerne med stor tydelighed, og de hvirvler, der dannes af finnens bevægelse, bliver så filmet og fotograferet for at skabe grundlæggende forståelse for, hvordan hvirvlerne dannes omkring finnen og for eksempel lader fisken skifte retning med et enkelt spjæt.
Flere effekter på spil
Her er den fundamentale forskel i forsøgstilgangen, der har påvist dette hidtil ukendte fænomen:
For da viften blev fotograferet, skete det i en sæbehinde, der lå stille og vandret.
Modsat de normale, hvor sæbefilmen strømmer lodret nedefter, mens finnen skaber en lang allé af hvirvler.
På den måde har man nu det, som forskerne ikke kan forklare.
Man får indtrykket af højt kompetente fluidforskere, der er lidt på udebane i et område, de har indgående kendskab til og flotte forskningsresultater inden for.
»Jeg havde forventet at se en hvirveldannelse, som den, vi ser i de normale forsøg, hvor sæbefilmen er i bevægelse. Men der er flere effekter på spil i dette billede, hvor sæbefilmen i øvrigt er stationær,« forklarer Teis.
Øjnene, der ser
Det er jo dybt fascine-rende og et fantastisk udtryk for gruppens ar-bejde med fluiddynamik, når et billede som dette i den grad kan tage fusen på os.Den faglige nysgerrighed har bidt sig fast i den lille gruppe, hvis ypperste mål er at opdage og udforske nye strømningsfænomener og at besvare fundamentale spørgsmål om væskestrømninger i natur og teknik.
»Helt banalt analyseret, så har vi her en visualisering af Newtons anden lov udtrykt i væske, og vi kan genkende visse strukturer i hvirvlernes formationer, som vi ser i kendte forsøg. Men derudover....«
»Jamen, det er jo dybt fascinerende og et fantastisk udtryk for gruppens arbejde med fluiddynamik, når et billede som dette i den grad kan tage fusen på os,« siger lektor Anders Andersen med et begejstret glimt i øjet.
Bevarer strukturer
»I dette billede er det især stabiliteten i strukturen, der forundrer. Sporene efter hvirvlerne er bemærkelsesværdigt stabile: Hvis man går på opdagelse i billedet, så er det tydeligt at se, hvordan hvirvelstrukturerne efterhånden ophobes og presses sammen i rækker, der bøjes op som smukke sommerfuglevinger. Men det sker, uden at hvirvlernes struktur kompromitteres.«
»Det er muligt at finde den første hvirvel, som finnen skabte ved at gå helt ind og se på 'øjet' i vingerne. Historikken er bevaret i sæbefilmen. Det er dette fænomen, vi ikke kan forklare nu. Hvad ligger bag denne tilsyneladende hukommelse mellem finnen og hvirvelformationen?«
Historien skabes herfra
Der er en lang række faktorer, der nu skal skilles ad og dechifreres for at kunne løse viftens mysterium.
Til det mål har gruppen sat to fagprojektstuderende, Michael Wismer og Mattias Palsgaard, til at rekonstruere de hvirveldannelser, som billedet viser.
Derefter skal de blandt andet at måle på hastighederne, som de forskellige lag har hver især. Det er intet mindre end et pionerarbejde, hvor intet er givet på forhånd:
»Vi er faktisk der, hvor det er os, der skal navngive fænomenet og finde frem til valide forklaringer på, hvad det er, der sker. Matematikken findes ikke. Teorien findes ikke. Betegnelserne findes ikke. Men billedet har vist os, at dette fænomen findes, og åbner for indsigt i et hidtil ukendt mysterium.«
»Jeg har bidt mærke i, at flere højt respekterede forskere har udvist stor interesse for billedet - uden at kunne komme med en forklaring. Hvis bare jeg kunne kigge ind i deres hjerner for en stund, så er jeg sikker på, at billedet ligger og rumsterer i mange kloge hoveder rundt omkring,« afslutter Teis Schnipper.
Lavet i samarbejde med Danmark Tekniske Universitet
Partnerartikel
Artiklen bringes i samarbejde med: Danmarks Tekniske Universitet
Danmarks Tekniske Universitet
Anker Engelunds Vej 1, 101A 2800 Kgs. LyngbyTlf.: +45 4525 2525
E-mail: dtu@dtu.dk
DTU er et selvejende universitet med uddannelse, forskning, myndighedsbetjening og innovation.
Universitetets hovedopgaver udføres af p.t. 18 institutter og et nationalt laboratorium, på campus i Lyngby nord for København, men også på en række andre lokaliteter i København, samt på Sjælland og i Jylland.
DTU har ca. 7.000 studerende og 4.500 ansatte, hvoraf 2250 er forskere.
Universitetet har medvirket ved etableringen af en række alliancer blandt førende tekniske universiteter.
På europæisk plan indgår DTU sammen med TU München og TU Eindhoven i "European University Alliance in Science and Technology" og på nordisk plan indgår DTU i "Nordic 5 Tech".
Endelig er DTU partneruniversitet med Rensselaer Polytechnic Institute i dets omfattende udvekslingsprogram "REACH" og har en strategisk studieudvekslingsaftale med KAIST i Sydkorea.
Læs på DTU
Log ind eller opret konto for at skrive kommentarer
Seneste fra Miljø & Naturvidenskab
-
Modeller afslører prisen for luftforurening
Hvad koster det på sundhedsbudgettet at vælge det ene energisystem frem for det andet? Forskere finder svar ved hjælp af nye modeller, der beregner spredning af luftforurening. Det er stort set gratis at skifte til grøn energi.Bringes i samarbejde med Det Strategiske Forskningsråd -
Tænd et lys på afstand
BAR-TRICK CLASSIC: Lær at sætte fut i et stearinlys uden at holde tændstikken tæt på vægen. -
Stævnemøde med Solen: Venuspassage!
Onsdag 6. juni har vi for sidste gang i mere end hundrede år mulighed for at opleve en venuspassage, hvor planeten Venus glider ind foran Solen.Bringes i samarbejde med Tycho Brahe Planetarium
Mest læste på Videnskab.dk
Det læser andre lige nu
Spørg Videnskaben
Abonner på vores nyhedsbrev
Seneste nyheder
Seneste kort nyt
Mest sete video
Seneste kommentarer
Seneste blogindlæg
På forsiden lige nu
-
Diskrimination af ’os i provinsen’? - Om afslag til filmstøtte af film med ’brun’ i hovedrollen
-
Gennembrud i fysik kan føre til nyt syn på magnetisme
-
Så alvorlig er mobning for børns helbred
-
Hvorfor sker der så lidt i pinsen?
-
Vægtløshed er en unik følelse
-
Hvorfor rammer modermærkekræft især rødhårede?
Tamilsk oldtidslitteratur opponerer mod fysik... Jan, altså!
Kære Jan
I dit svar til mig nævner du nederst, i en passus til Thor Nielsen, at han skulle interessere sig for Aintiram og jeg går her ud fra, at du mener det skrift, der findes blandt tamilsk oldtidslitteratur. Som tidligere, hvor vi har debatteret, må jeg opfordre dig til at dyrke lidt kildekritik. Det kan gøres uden at du behøver bevæge dig væk fra computeren. Værket er omkring 2000 år gammelt, ikke 12.000. Og det er ikke fysik.
Folk 10.000 BC vidste ikke en snus om de her ting. Men du kunne du da sagtens komme til. Hvis du gerne vil det, så kan du få det helt basale om hvad bølger er her.
Med venlig hilsen
Wilhelm
PS: Klassisk bølgeteori omfatter naturligvis også bølger i tre dimensioner - om de så udbreder sig kugleformet (se ovennævnte link). Og laserlys kan kun frembringes, fordi lysets fotoner udbreder sig som bølger. Her er et simpel link til Wikipedia. Så slipper du for selv at slå det op.
Større version
Har nogen et link til en større version af billedet ?
Mysteriet - er at hvirvlerne ikke "degenererer" til kaos, eller hvad ?- men er "kaos" ikke bare en bortforklaring af kompleksitet som vi ikke kan overskue..
En dimension mere på?
Kære Jan
Blot til afklaring, 2 spørgsmål:
Behandler den klassiske fysik kun bølger i 2 dimensioner?
Hvordan beskriver du laserlysets natur uden brug af bølgeteori?
Jeg forplumrer ikke din teoretiske opstilling. Jeg stiller helt banale spørgsmål til din brug af fysikken, det kan du da kun opfatte som en opfordring til, at du deler din dybe indsigt med os andre. Du besidder jo en indsigt, hverken lærerbogsforfattere, eksperimentalfysikere eller bare dødelige optikere har.
Med venlig hilsen
Wilhelm
Svaret giver sig selv!
Kære Wilhelm
At du ikke kan gennemskue svaret betyder ikke at andre ikke kan. Se Ivars kommentar (må gå ud fra du ikke selv kan se nogen sammenhæng der):
"Når en vifte eller en fiskehale laver frekvente bølger sker det ikke bare på et to-dimensionalt plan men som en bølge der også roterer omkring bølgeretningen."
Altså som jeg siger!!! Der skal en dimension mere på... så er det slet ikke et ukendt fænomen som artiklen fejlaktigt siger!
Du kan godt forplumre min teoretiske opstilling i et forsøg på at undgå det indlysende svar! Nemlig at kamera B viser det samme som kamera A. Hvis man kunne se en bølge oppe fra ville det naturligvis være en streg! Men da man kan se "bølgen" som en bølge uanset betragningsvinklen, er formen som en snoet telefonledning fra gamle dage, nemlig en spiral/vortex.
Du sagde noget med at du synes det var for nemt sluppet med et link til en hjemmeside. Klik du bare på en af dem Ivar smidder. Har har også forstået det!
Med venlig hilsen
Jan Rosenkrantz
P.S. Thor Nielsen, øv for dig at du lod det stoppe dig! The fundamental pattern er vildt spændende! I den forbindelse burde du søge på Aintiram! 10.000 BC vidste de også de her ting!
Hvornår kommer svaret, Jan?
Nå, Jan Rosenkrantz
Der er nu gået en måneds tid uden at du kom nærmere ind på, hvorfor fysikeleverne ikke skal spilde tiden med bølgelære. Sommerferien går på hæld og det er tid til at tage hul på dette skoleårs undervisningsplan. Var det debat eller larm?
Måske sidder der også en enkelt læser eller to og venter i spænding på løsningen på din gåde?
Med venlig hilsen
Wilhelm
SV:Wilhelm
Hvad skete der med det der med at gå efter bolden og ikke personen? Anyway...
Ohh du omnisciente Wilhelm, hvis du så bare vidste hvor ret du havde i din dybe sarkasme.
Men så svar mig på dette teoretiske spørgsmål:
Jeg har en aflang kasse. Der er en laser monteret i den ene side. Der er to vinduer i kassen, et på siden og et ovenpå. Der er et kamera monteret ved begge vinduer... vi kalder det kamera på siden for kamera a og kamera på toppen for kamera b. Nu tænder jeg for laseren og tager et billede på nøjagtigt samme tidspunkt med begge kameraer!
Det billede som kamera a viser er en lysbølge...
Hvad viser kamera b?
Med venlig hilsen
Jan Rosenkrantz
Hej Jan
Just vendt tilbage fra mere jordnære aktiviteter ser jeg dit indlæg. Med fare for at du finder mig storsnudet vil jeg besvare dit indlæg med : det kan man ikke vide.
Der er ganske enkelt ikke basis for mere svar i din beskrivelse af "forsøgsopstillingen". For hvilke bølgelængder optager dit kamera ved, hvilken frekvens har lyset, hvordan er de optiske forhold for hhv laser, kamera og det eventuelle medie laserlyset bevæger sig i, hvordan er polariseringen af laserlyset? Hvordan er vinklen mellem kamera og laserstråle?
Men du kunne måske hjælpe os lidt på vej ved at fortælle, hvordan billedet af "en lysbølge" fra kamera a ser ud? og hvorfor man ser en lysbølge og ikke en laserstråle?
Det kræver næppe "omnisciens" at kende til bølgelære. Det er immervæk standardundervisning på et hvert gymnasium og opefter.
med venlig hilsen
Wilhelm
Ukendt naturfænomén?
Det kan da kun være et udslag af en generel manglende orientering i naturens skabende mønstre at kalde ovenstående for et "ukendt naturfænomén"!?
Sådanne hvirvelmønstre forekommer overalt i mikroskosmos og makrokosmos - selv i et menneskes energifelter.
Hvirvler opstår når en væske - eller en kosmisk sky - påvirkes af ydre kræfter. Når en vifte eller en fiskehale laver frekvente bølger sker det ikke bare på et to-dimensionalt plan men som en bølge der også roterer omkring bølgeretningen.
- Det samme er tilfældet med en kosmisk sky der rammes af elektriske bølger. Disse roterende bølger sætter skyens gas og stof i bevægelse i et hvirvelmønster som bliver grundmønstret for den senere skabte galakse.
- Et menneskes energifelt indeholder også flere hvirvelmønstre der er blevet forbundet med menneskets chakraér, fokuspunkter for det bio/spirituelle magnetiske/elektriske samspil.
Links til diverse hvirvlelmønstre:
Vortex and Vorticies
http://www.lanzaroteinformation.com/files/cloud%20vortex%20over%20Canaries%20from%20NASA_2.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Vortex-street-1.jpg/300px-Vortex-street-1.jpg
http://scijinks.nasa.gov/slyder
http://www.stockphotopro.com/photo_of/the/2401878JDV/Von_Karman_vortices
http://en.wikipedia.org/wiki/K%C3%A1rm%C3%A1n_vortex_street
http://aeroacoustics.kaist.ac.kr/?mid=research_gallery&page=2
http://cnls.lanl.gov/~petersen/header.html
http://chamorrobible.org/images/photos/gpw-20061021-NASA-STS107-E-5059-Earth-from-space-clouds-von-Karman-vortices-Atlantic-Ocean-20030118-medium.jpg
http://meditation24-7.com/page41/page41.html
http://www.theresonanceproject.org/research.html
Venligst Ivar Nielsen
Et forsigtigt bud.
Jeg har et forsigtigt bud på fænomenet, men vil understrege, at jeg ikke har nok viden om emnet til at udtale mig sikkert på nogen måde. Desuden føler jeg mig ikke sikker på, at jeg har forstået forsøget udførsel korrekt, men jeg vil alligevel vove pelsen.
Problemet som jeg har forstået det er, at der tilsyneladende bevares en struktur/information i lufthvirvlerne over en længere periode end forventet.
Jeg antager, at sæben i forsøget består af en blanding af forskellige sæbemolekyler, primært bestående i forskellige molekylelængder og, at disse sæbemolekyler under gunstige forhold kan fraktioneres således, at sæbehinden har forskellige tykkelser over overfladen. Denne fraktionering antager jeg har en modvirkende effekt overfor diffusion, og strukturene der ses på sæbehinden, over tid, ikke afspejler lufthvirvlernes aktuelle tilstand.
Jeg formoder endvidere, at min påståede forklaring, kan kompliceres ved, at have en hårfin grænse mellem en flydende overgang mellem fraktioneringen af sæbemolekylerne til en skarp grænse – f.eks. et område med et molekylelag med tykkelsen 20 atomer til tykkelsen 22 atomer. Det kan medføre at forsøget vil arte sig forskelligt afhængigt af sæbens sammensætning mm.Lader man tankerne flyve lidt, kan man måske tænke sig, at denne fraktionering i molekylelængder på overflader kan bruges til oprensning af f.eks. makromolekyler som kulstofnanorør.Mvh. Simon Gjerløv
Meget interessant,...
...tænker man nu på brintatomet, der optræder for det meste som H2, så kunne disse tolkes som "frosne" plasmahvirvler, en besnærende tanke. Måske dannes brintatomer på denne måde...
Wilhelm
Hvad skete der med det der med at gå efter bolden og ikke personen? Anyway...
Ohh du omnisciente Wilhelm, hvis du så bare vidste hvor ret du havde i din dybe sarkasme.
Men så svar mig på dette teoretiske spørgsmål:
Jeg har en aflang kasse. Der er en laser monteret i den ene side. Der er to vinduer i kassen, et på siden og et ovenpå. Der er et kamera monteret ved begge vinduer... vi kalder det kamera på siden for kamera a og kamera på toppen for kamera b. Nu tænder jeg for laseren og tager et billede på nøjagtigt samme tidspunkt med begge kameraer!
Det billede som kamera a viser er en lysbølge...
Hvad viser kamera b?
Med venlig hilsen
Jan Rosenkrantz
SV:Men....
Man kan jo ikke svare på et spørgsmål med samme tankegang som man stillede det med!
Så skrot Newton! Betragt verdenen i ægte 3D og forstå at bølger ikke findes... Kun vortexes.
The resonance project kan hjælpe jer ud af kassen!
Med venlig hilsen
Jan Rosenkrantz
uddrag fra siden, som nok siger mere end jeg ville kunne:
"
What about the modern mystery of crop circles?
These DVDs explore all of the above as well as the following ::
DVD 1 :: The Search for the Fundamental Pattern
Om igen, glade studenter
Åh Jan, hvor er det ikke pænt af dig, først at sige det nu!
Nu har alle landets glade studenter svedt over Huygens, Fresnel og Kirchhoff før eksamen, i den tro at man kunne måle, beregne etc hvad bølger er og gør. Vildledt af nedrige, såkaldte fysiklærere.
Og så var alt hvad de behøvede, at citere Jan Rosenkrantz: "Så skrot Newton! Betragt verdenen i ægte 3D og forstå at bølger ikke findes... Kun vortexes." Jamen er det ikke ondt? Alle de gode karakterer til ingen nytte. De kan bruge huen som frisbee nu, kan de!
Og skulle en enkelt muggen eksaminator eller censor stille sig tvivlende an over for den påstand, så henviser vi da bare til hjemmesiden. Det er for fedt. Fysikbøgerne på Sankt Hansbålet i aften, det er der, de hører til. Så kan vi sammen med studenterne stille blikket på uendelig og afsynge svenske drikkeviser.
Med venlig hilsen
Wilhelm
hvad skal barnet hedde?
Schnipper-effekten?
Men....
Man kan jo ikke svare på et spørgsmål med samme tankegang som man stillede det med!
Så skrot Newton! Betragt verdenen i ægte 3D og forstå at bølger ikke findes... Kun vortexes.
The resonance project kan hjælpe jer ud af kassen!
Med venlig hilsen
Jan Rosenkrantz