Um certo fenômeno confundiu os cientistas por quase dois séculos:ondas solitárias, estranhamente alto e rápido, movendo-se independentemente da vazante e do fluxo em torno deles.

Mais recentemente, uma razão urgente para entender essas ondas ficou clara, quando grandes versões deles - tsunamis monstruosos - mataram mais de um quarto de milhão de pessoas no sul da Ásia em 2004 e perto de 20, 000 no Japão em 2011.

Georgios Vatistas, professor de engenharia mecânica na Escola de Engenharia e Ciência da Computação Gina Cody da Concordia, passou décadas tentando decodificar essas ondas solitárias e prever seus movimentos. Suas mais recentes descobertas, publicado este mês na revista Revisão Física E , empurrou o campo para a frente, observando como as ondas se comportam quando ocorrem em uma série.

A pesquisa de Vatistas sugere que há muito a aprender com esses "aglomerados" de ondas solitárias. Eles se organizam de maneiras intrigantes, movendo-se em harmonia inesperada.

A equipe em seu laboratório registrou as ondas surgindo espontaneamente, mas simultaneamente. Eles rapidamente se organizaram simetricamente, todos espaçados uniformemente, viajando na mesma velocidade.

Assistindo eles, um observador seria lembrado de uma dança, Vatistas diz.

"Nós sabemos como os clusters se comportam. Agora, como engenheiros, como usamos isso para melhorar a vida humana? "

Exemplos em toda a natureza

Ondas semelhantes a tsunami acontecem muito além dos oceanos e rios. O fenômeno aparece em toda a natureza e tecnologia:em circuitos elétricos, em ondas acústicas, na atmosfera em torno dos Pólos Norte e Sul, em fluidos de plasma, fibras ópticas, Movimento de DNA, mesmo na teoria quântica.

Quanto mais os Vatistas aprendem sobre seus movimentos únicos, mais fascinantes ele os acha.

"Se você tem duas ondas solitárias, por exemplo, viajando um em direção ao outro, eles podem passar uns pelos outros praticamente sem serem afetados, “Explica Vatistas. Simulações têm mostrado que as ondas vão colidir e continuar seu caminho.

Ainda mais dramaticamente, tsunamis oceânicos podem viajar incrivelmente rápido - mais rápido do que um jato jumbo Boeing 747.

Quando as ondas são criadas em um laboratório, padrões ainda mais curiosos aparecem.

Vatistas usa um tanque cilíndrico feito de acrílico com uma saída em uma das extremidades fechada com uma rolha. O tanque pode ser enchido com água e dirigido, com o movimento da água capturado pela câmera.

No passado, Vatistas mostrou que as ondas formam formas no espaço vazio em seu núcleo, criadas pela força centrífuga. Cercado por paredes de água, um triângulo aparecerá, então um quadrado, um pentágono e um hexágono.

Vatistas criou uma onda solitária giratória pela primeira vez em 1990 - uma onda é mais fácil de estudar quando ela circula ou gira em vez de viajar em uma direção linear, eliminando a necessidade de perseguir seu progresso.

A equipe de pesquisa da Vatistas consiste em Hamid Ait Abderrahmane da Universidade Khalifa em Abu Dhabi, Hoi Dick Ng, professor de engenharia da Concordia, e Pooya Soltanian Sedeh, estudante de graduação. Para este estudo, eles criaram um agrupamento ou série de ondas. Seu recorde é de 13 na mesma órbita.

Depois de sua "dança surpreendentemente coordenada, "a equipe observou enquanto todas as ondas se reuniam no mesmo local e morriam simultaneamente, um momento que eles estão tentando quantificar com mais precisão.

Aproveitando-o

Além de tentar prever tsunamis com mais precisão, um campo que cresceu nos últimos anos, particularmente no Japão após 2011 - Vatistas também viu como pesquisadores em outras áreas traduziram e adicionaram suas descobertas.

O novo artigo provavelmente será especialmente interessante para matemáticos, ele diz. O ritmo das ondas não foi antecipado, sugerindo que eles não podem ser totalmente modelados pela fórmula existente para prever seus movimentos, denominado modelo Korteweg-de Vries. Uma nova matemática deve ser descoberta para explicá-los.

"Você tem que entender isso, e então você o aproveita, " ele diz.