Sciencemag.cz
Doporučujeme
Topologické izolátory jsou látky, které vedou elektrický proud po svém obvodu, nikoliv však uvnitř. Jak to souvisí s mořskými proudy?
Vědci z Brown University a dalších institucí nyní v časopisu Science tvrdí, že zemské klima (konkrétně proudění teplých vod v oblasti rovníku, které v rámci klimatu podstatně přispívají k výměně tepla) se chová podobně jako topologický izolátor; nebo alespoň se oba jevy dají popsat stejným matematickým modelem. Díky tomu pak lze lépe porozumět jevům jako El Nino.
Rovníkové „pulzy“ teplé vody byly studovány již od 60. let, ale bez nějakého obecnějšího modelu. Nový výzkum byl inspirován studiem topologických izolátorů a kvantového Hallova jevu (objeven v roce 1980 a v roce 2016 oceněn Nobelovou cenou za fyziku).
Kvantový Hallův jev způsobuje, že pohyb elektronů v polovodiči se může dít po kruhových drahách. V konečném důsledku pak neteče proud vnitřkem materiálu, naopak po obvodu získají jednotlivé elektrony stejný směr.
Brad Marston z Brown University a jeho kolegové (Pierre Delplace a Antoine Venaille z Lyonské univerzity) tvrdí, že při regulaci oceánského proudění hraje roli magnetického pole Coriolisova síla (vznikající rotací Země). Hrana/okraj topologického izolátoru odpovídá rovníku, kde má Coriolisova síla nulovou hodnotu. Rovník se v podstatě chová jako dva okraje topologického izolátoru slepené dohromady.
Pohyb rovníkových vln oceánského proudění se řídí stejným matematickým předpisem jako chování elektronů v topologickém izolátoru. Periodické pulzy rovníkové vlny Kelvina (proud teplé vody na pobřeží jižní Ameriky) vyvolávají např. oscilaci El Nino. Matematický model vysvětluje, proč tyto vlny téměř nereagují na bouře nebo vítr a překonají i ostrovy, které jim stojí v cestě. Obdobná dynamika by podle autorů výzkumu mohla fungovat i u atmosferického proudění, spíše v horních vrstvách atmosféry.
Zdroj: Phys.org
