Il y a 65 ans, l'histoire du classique de la fiction américaine Paradise Bradbury «And Thunder Rocked» est sortie. Il décrit un voyage dans un passé lointain, où l'un des héros a accidentellement écrasé un papillon. Cela a conduit à des conséquences imprévisibles, changeant radicalement l'avenir. Au début des années 1960, Edward Lorenz, un jeune assistant du département de météorologie du Massachusetts Institute of Technology, a reçu un certain nombre de diagrammes inhabituels. Leur forme ressemblait aux ailes d'un papillon, et un grand fan de science-fiction Lorenz appela immédiatement le motif qu'il découvrit «l'effet papillon». Bientôt, il est devenu un concept universel, expliquant de nombreux phénomènes mystérieux, lorsque des événements mineurs entraînent des conséquences grandioses comme des typhons, des épidémies à grande échelle ou la descente de glaciers colossaux depuis le dôme de l'Antarctique.
Erreurs de valeur arrondie
En fait, l'effet papillon est loin d'être une idée simple dérivée d'une théorie mathématique du chaos très complexe. Tout a commencé lorsque Lorenz a essayé de créer un ensemble de programmes informatiques capables de prédire les changements météorologiques à long terme. Un jour, il n'a pas arrondi les millièmes de valeurs météorologiques telles que la force du vent, l'humidité et la pression atmosphérique. Tout à coup, cela a conduit à un résultat phénoménal. Il s'est avéré que ces minuscules changements de données ont complètement changé les prévisions à long terme.
Edward Lorenz.
Pendant une décennie entière, Lorenz a affiné sa théorie, mais elle est devenue célèbre grâce à la détermination d'un autre météorologue. En 1972, une prestigieuse conférence internationale a eu lieu, mais Lorenz n'a pas réussi à présenter le titre du rapport. Il ne restait plus de temps du tout, et cela a été fait avec audace par son collègue, donnant à l'ouvrage un titre complètement non académique "Prévisions: un papillon au Brésil provoquera-t-il une tornade au Texas?" C'est à partir de ce moment que des discussions animées ont commencé sur l'effet papillon de Lorentz.
Dans ces premiers travaux, Lorenz a tenté de prouver que les conséquences profondes d'anomalies atmosphériques mineures constituent deux problèmes fascinants. Premièrement, vous ne devez pas critiquer les prévisions météorologiques et simuler les prévisionnistes, car il s'avère qu'il est presque impossible de créer une carte météorologique précise à long terme. Deuxièmement, dans de nombreux processus, il est tout simplement impossible «d'attraper un papillon» et d'identifier ce tournant qui mène à un résultat final réel.
De manière générale, de nombreux philosophes se méfient beaucoup des "papillons de Lorentz". après tout, si de petites inexactitudes dans certains phénomènes naturels sont d'une si grande importance, alors on peut affirmer que notre monde est quelque peu complètement imprévisible …
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La naissance et la mort d'une tornade
Selon les graphiques de Lorenz, d'innombrables interconnexions naturelles peuvent non seulement provoquer une tornade avec le battement des ailes d'un papillon, mais également éteindre un ouragan dans l'œuf. Ainsi, si une personne interfère avec la nature environnante, par exemple en perturbant l'équilibre écologique, alors nous ne savons presque jamais avec certitude ce qui se passerait dans le scénario alternatif «Terre sans hommes». Et tout cela est dû au fait que toutes les modifications ultérieures sont très difficiles à retracer et à restaurer la séquence des événements.
Même de son vivant, Lorenz a tristement noté que la plupart des climatologues autour de lui perçoivent ses constructions originales exactement le contraire. La pensée la plus importante de la théorie de Lorentz est que nous ne pouvons tout simplement pas retracer facilement un événement significatif et sa connexion avec le présent. Affirmant que le battement des ailes d'un papillon peut provoquer une tempête, nous devons immédiatement passer à la question suivante: comment affirmer avec confiance que c'est cette anomalie atmosphérique qui a provoqué la naissance, et non la mort d'une tornade écrasante?
Il s'avère que la recherche de Lorentz offre une opportunité d'examiner le problème des relations de cause à effet d'une manière nouvelle, mais ne contient pas de réponses simples pour prédire l'avenir.
Mystères de la météo dans la cuisine
Comme un météorologue Lorenz a tenté d'expliquer à l'aide du phénomène qu'il a découvert, de nombreux mystères de la "cuisine du temps" Selon son hypothèse audacieuse. la cause des tempêtes les plus puissantes qui naissent dans le golfe du Mexique peut être une petite anomalie météorologique dans l'Atlantique Sud.
Modèle de météo informatique créé par Edward Lorenz.
Après la mort du scientifique en 2008, un certain nombre de météorologues latino-américains ont tenté de relier l'effet papillon avec l'étonnant phénomène Pacific El Niño. De manière incompréhensible, cette anomalie atmosphérique périodique influence en quelque sorte la naissance de tornades dévastatrices, causant des milliards de dollars de pertes aux États du sud des États-Unis.
Dans le même temps, de nombreux théoriciens américains du complot sont tout simplement sûrs qu'ils tentent depuis longtemps de faire émerger des «papillons météorologiques» susceptibles de provoquer des tempêtes dans différentes parties du monde sur les terrains d'entraînement secrets du Pentagone. En tout cas, cela peut être un véritable fusible pour une hypothétique «arme climatique» dont on a beaucoup parlé ces derniers temps.
Le paramètre principal ici est le vent ouragan comme l'un des domaines de recherche en physique atmosphérique. Cette science tente de prédire les trajectoires de mouvement des tourbillons d'air depuis de nombreuses années, mais elle ne peut toujours pas prédire leur force, et donc l'échelle de destruction possible.
Équation de l'ouragan
Depuis un quart de siècle, les météorologues travaillent d'arrache-pied pour créer des modèles informatiques fiables de mauvais temps. La pierre d'achoppement ici est la soi-disant équation de l'ouragan, qui ne peut être résolue sur la base des idées classiques sur le mécanisme de sa formation. Vous pouvez imaginer qu'un puissant ouragan se forme quelque part dans le sud-est des Caraïbes. Là, des courants d'air chaud et humide rencontrent les vents froids des Andes. Une condensation intensive de la vapeur d'eau se produit avec la formation d'une épaisse couverture nuageuse. Cependant, si nous essayons de définir tous les paramètres nécessaires, nous ne pourrons en aucun cas déterminer le cap et augmenter la force du vent. En particulier, la vitesse du vent estimée sera toujours bien inférieure à la réalité.
Lancement d'une sonde GPS.
Il est bien connu que plus le vent est fort, plus il y a de vagues à la surface de l'eau. Les vagues agissent ici comme une "rugosité" naturelle de la surface de l'eau, contre laquelle les courants d'air "frottent". En attendant, si nous considérons l'équilibre entre l'apport d'énergie et son absorption due au frottement, il s'avère que plus le vent est fort, plus cette absorption sera importante. Autrement dit, les vagues devraient éteindre le vent, tout comme au nom du travail culte des frères Strugatsky, mais en réalité cela ne se produit pas.
L'hypothèse des géophysiciens russes
À la fin du siècle dernier, un groupe d'employés du Département des processus géophysiques non linéaires de l'Institut de physique appliquée de l'Académie russe des sciences de Nizhny Novgorod a émis une hypothèse très inhabituelle. Sur la base des principes de la théorie de Lorentz, ils ont émis l'hypothèse que la traînée de surface de l'océan diminue paradoxalement à mesure que le vent augmente.
Puis, en 2003, un article du chercheur américain Kerry Emmanuel a été publié dans le magazine Gage, décrivant un phénomène similaire. Dans ses conclusions, il s'est appuyé sur des données à long terme sur la vitesse du vent à l'intérieur des cyclones tropicaux à l'aide de sondes GPS tombantes du Centre d'observation des ouragans de l'Administration nationale océanique et atmosphérique des États-Unis. Sur la base de la généralisation des résultats de ces mesures, il s'est avéré que le coefficient de résistance de la surface de la mer est nettement inférieur à la valeur obtenue dans les calculs des vents conventionnels.
Des scientifiques russes étudient «l'effet papillon qui génère des ouragans» sur l'installation unique «Complexe de peuplements géophysiques à grande échelle», constituée d'un bassin avec un canal à ondes de vent à grande vitesse. Aujourd'hui, ce complexe est inclus dans la liste des installations d'importance nationale en Russie.
Filet pour attraper les "papillons des ouragans"
Les expériences des géophysiciens de Nizhny Novgorod ont donné des résultats étonnants. Avec l'aide d'une caméra vidéo à grande vitesse filmant jusqu'à un demi-million d'images par seconde, il a été possible d'enregistrer les processus étonnants de la naissance des "papillons ouragans". Ainsi, une compréhension du mécanisme de l'occurrence des vents d'ouragan au début d'une tempête est apparue. Il est devenu clair qu'à un certain stade, les courants d'air du typhon grandissant se précipitent sur les vagues, comme un planeur hydroptère ou un ekranoplan colossal. En même temps, la masse d'air forme un «coussin de mousse» d'agneaux solides au-dessus des vagues, ce qui atténue l'excitation. Dans ce cas, la résistance aux flux d'air sur la surface de la mer diminue fortement.
Les scientifiques ont compté les gouttelettes et ont réalisé que le mécanisme le plus efficace pour générer des éclaboussures a été trouvé, ce qui change considérablement l'image de l'occurrence des ouragans. Auparavant, on pensait que des éclaboussures se formaient à la rupture des bulles flottantes et que leur quantité était incommensurablement moindre. Il s'est avéré que si nous recalculons les résultats de l'expérience du laboratoire de Nijni Novgorod pour les conditions naturelles, la formation de vents d'ouragan devient alors claire. Les scientifiques ont réalisé que le vent est un mécanisme efficace pour le flux d'énergie dans la force monstrueuse et sont venus près de prédire la capacité destructrice d'un ouragan.
Cependant, «l'effet papillon de Lorentz» a également été retrouvé dans des sciences très éloignées de la météorologie.
Insectes des crises financières
Il y a dix ans, plusieurs passionnés du club virtuel des fans de prévisions financières Smartmoney ont commencé à étudier le marché «selon Lorenz» et ont immédiatement attrapé le «papillon de la crise financière». Il s'avère que les problèmes logistiques croissants de Sony pourraient avoir un impact critique sur tout un réseau d'actionnaires, de vendeurs et d'investisseurs. C'est ainsi qu'une prévision inquiétante est apparue sur le site Web de Smartmoney: "Un papillon, en l'occurrence le papillon japonais, lance tout un processus critique dans la chaîne mondiale des partenaires." Malheureusement, personne n'a écouté l'opinion inhabituelle des «amateurs économiques». Et la crise de 2008 a éclaté …