Turbulencia

 

¿Qué es?

La turbulencia es un proceso importante en nuestro tiempo atmosférico, y puede ser algo más que un inconveniente; se han producido muchas lesiones en los vuelos comerciales debido a turbulencias. La turbulencia es el estado de un fluido en el que las velocidades de las partículas muestran fluctuaciones irregulares y aleatorias. Refiriéndonos a la aeronáutica, podríamos definirla como el cambio de dirección y/o velocidad del viento en tramos de vuelo extremadamente cortos; estos flujos irregulares producen sobre las aeronaves cambios repentinos en la trayectoria y pérdidas en la sustentación.

Generalmente, la turbulencia de objetos astronómicos como, planetas y estrellas, se debe a la flotabilidad (los fluidos calientes ascienden, y los fluidos fríos se hunden a causa de la gravedad) o a los cortes (vientos o corrientes que van en direcciones diferentes).

Para darse cuenta todas las turbulencias tienen en común lo siguiente:

Vorticidad: A una columna de liquido girando se la conoce como vortex (en plural, vórtices); Debido a que la turbulencia esta llena de vórtices. Décimas que tiene verticidad. Esto es especialmente cierto si el objeto mismo se encuentre mirando al igual que un planeta o estrella, en cuyo caso, la verticidad se origina por el efecto coriolis. Ejemplo de vórtices incluye, tornados y huracanes en la tierra, pequeños remolinos de polvo sobre Marte, y la gran mancha roja de Júpiter. Así mismo, las galaxias en espiral son vórtices.

Una amplia gama de escalas. Aquí, escalas significa, tamaños e intervalos de tiempo diferentes. Por ejemplo, la atmósfera de Júpiter tiene vértices de mas de 100 000 km (60 000 millas) de ancho, los cuales circundan a todo el planeta; vórtices menores a 1 km (0.6 millas) de ancho, los cuales no son mas grandes que un tornado. Todo lo que existe entre el medio, incluyendo a la gran mancha roja, la cual tiene aproximadamente, 15 000 Km. (10 000 millas) de ancho.

Impredecible (caos). Las turbulencias  son impredecibles  ya que los fluidos de turbulencia  los  cuales parecen idénticos en un momento determinado, puedes verse  completamente diferentes al siguiente instante. A esto, algunas veces, se le conoce como, el efecto Mariposa, y es la razón por la cual la que para describir las turbulencias hemos de usar estadísticas, por ejemplo, los científicos pueden predecir el trayecto probable de un huracán, pero nunca pueden estar 100% seguros.

Mezcla eficiente y disipación. Los fluidos de una turbulencia se mezclan muy bien, si pones leche en tu té, esta se mezclará más fácilmente que si pones leche en una tasa de melasa. La turbulencia también es buena para disipar energía – es por esto que los automóviles y aeronaves están diseñados para cortar el perfil aerodinámico lo más posible. La forma del perfil aerodinámico reduce la turbulencia y por ende, también reduce la resistencia.

Teorías

Existen varias teorías sobre el origen de las turbulencias, siendo, la teoría de la estabilidad de los flujos laminares la más aceptada. Consiste en el moviendo de un fluido, puede satisfacer todas las ecuaciones del movimiento, pero las características del flujo experimentan cambios irreversibles cuando se introduce una perturbación de esta manera, en el seno del mismo, se originan la formación de torbellinos, los que se propagan a todo el fluido dando lugar a la creación de un flujo turbulento.

Clasificación

El aire, a veces, forma remolinos inesperados llamados turbulencias, las cuales, según su origen se distinguirán en:

Turbulencia Mecánica: debida a los rozamientos del aire con las irregularidades del terreno; predomina, por tanto, en las capas inferiores.

Turbulencia Térmica: debida a una inestabilidad térmica del aire. Suele predominar en las altitudes medias, a excepción de la CAT (turbulencia en aire claro) que es frecuente en la alta troposfera y la baja estratosfera.

Turbulencia en Meteorología

Puede ser definida como la perturbación del comportamiento del flujo laminar del viento, originada por diferentes factores (físicos, termodinámicos, etc.), la cual da como resultado la formación de remolinos y cambios en los componentes horizontales y verticales del mismo. Estas perturbaciones no presentan un patrón único y definido, sino que varían de acuerdo a las causas que la producen.

¿Cómo se mide?

Giles Harrison, un físico atmosférico en el Departamento de Meteorología en la Universidad de Reading, Reino Unido, ideó una manera barata de medir los efectos de la turbulencia usando globos sonda. El instrumento principal a ser embarcado en los globos destinados a esa misión mide el campo magnético de la Tierra para detectar el movimiento turbulento. En un estudio publicado, se mostró, usando el campo magnético estable terrestre como referencia, que los cambios magnéticos medidos en el globo sonda provenían de los movimientos dentro de nubes.

Lorenz encontró que los resultados de Harrison eran la clave para interpretar los datos de la sonda Huygens, que descendió en paracaídas a través de la atmósfera de Titán en enero del 2005. El instrumental científico embarcado a bordo de la Huygens incluyó sensores de inclinación que midieron movimientos de la sonda durante su descenso. Estos sensores de inclinación actúan de modo parecido a una bebida en un vaso. Cualquier leve inclinación del vaso resulta obvia en el desplazamiento de la masa de líquido. Pero a medida que la sonda caía a gran velocidad sobre Titán, sufrió los efectos de muchas turbulencias.

Instrumento de Medición

Como dijimos, para medir las turbulencias se utiliza el globo sonda.

 

 

 

 

 

 

 

Globo sonda del Inta

 

 

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