Hvad er interne bølger, der muligvis sænkede den indonesiske ubåd?

Sidste uge kunne have været første gang, du nogensinde hørte om "interne bølger" - fænomenet, der mistænkes for at forårsage det tragiske forlis af den indonesiske ubåd KRI Nanggala den foregående uge, resulterede i de 53 besætningsmedlemmers død.

Så det kan overraske dig at høre, at du uden tvivl har stødt på interne bølger før. De findes overalt omkring os i atmosfæren og havet, selvom de normalt er usynlige. Hvis du nogensinde har været på et fly, der har oplevet turbulens, du har mærket deres virkninger.

Interne bølger genereres, når en stærk vind passerer over en stejl bakke. Luft løftes op og over bakken mod tyngdekraften, og accelererer derefter ned ad den anden side, efterhånden som tyngdekraften tager over. Denne op-og-ned-bevægelse starter en svingning ned ad bakken. Den oscillerende bevægelse er en indre bølge.

Du kan lettere visualisere dette ved at forestille dig en hoppebold, der ruller af et trin på et ellers plant gulv. Hvis du ruller det hurtigt nok, bolden flyver på toppen af ​​trinnet og accelererer nedad under tyngdekraften. Når bolden rammer jorden, begynder den at hoppe med en hoppelængde (eller bølgelængde), der afhænger af, hvor hurtigt du rullede den.

Ikke overraskende, atmosfæriske indre bølger findes oftest i bjergrige områder. Hvis du nogensinde har kigget op på himlen og set lange parallelle bånd af skyer, især i nærheden af ​​bjerge, du har sikkert set en indre bølge forplante sig gennem atmosfæren. Bølgerne forplanter sig opad samtidig med, at de bliver båret ned ad bjerget af luftstrømmen.

Bølgerne kan nå helt ind i stratosfæren, som begynder cirka 10 kilometer over jorden, før ændringer i den atmosfæriske struktur tvinger bølgerne til at bryde. Ligesom bølgerne bryder på stranden, når vandet bliver mere lavt, indre bølger bryder i atmosfæren, når luftens egenskaber (såsom strømningshastighed eller tæthed) ændrer sig hurtigt med højden. Sådanne ændringer er almindelige i den nedre stratosfære (10-15 km), hvor jetfly flyver.

Og ligesom bølger ved stranden, dette brud skaber en enorm mængde kaotisk bevægelse – eller turbulens – og skaber en ubehagelig rystende bevægelse for ethvert fly (og deres passagerer), der tilfældigvis er i nærheden!

Himlen fuld af smukke gravitationsbølgeskyer, der byder mig velkommen tilbage til Melbourne i morges! (Ikke at forveksle med gravitationsbølger!) pic.twitter.com/SqTGz3XH3M

— Katie Mack (@AstroKatie) 28. marts, 2017

Så hvad med indre bølger i havet? Ligesom i atmosfæren, de genereres af stærke strømme (i dette tilfælde, havstrømme) over stejle bakker. Men i dette tilfælde er bakkerne på havbunden.

Jo stejlere bakker og jo stærkere strømme, jo større er de resulterende bølger. Havene omkring Indonesien har en perfekt kombination af disse ingredienser:et netværk af dybe bassiner forbundet med smalle, lavvandede kanaler, hvorigennem stærke tidevandsstrømme strømmer.

Disse strømme er så stærke, at de genererer en særlig ekstrem form for indre bølge kendt som en "intern solitær bølge". som koncentrerer hele bølgeenergien i en enkelt op-og-ned-bevægelse, snarere end mange individuelle svingninger. Disse bølger kan være hundreder af meter høje, flere kilometer lang, og køre med hastigheder på 10 km i timen.

Solitære bølger er størst på dybder på omkring 50-200 meter, hvor der er en skarp temperaturgradient mellem det varme overfladelag og det kølige havinteriør - de samme dybder, som ubåde typisk opererer på. Hvis en ubåd, der sad på denne slags dybde, pludselig blev ramt af en af ​​disse bølger, det ville blive båret nedad (eller opad, afhængig af dens position i forhold til bølgen) med en hastighed på måske 10 meter i minuttet i 10 minutter.

Uden hurtig handling for at modvirke bølgebevægelsen, en ubåd kunne hurtigt transporteres under dens maksimale operationelle dybde, fører til skrogfejl og synkning. En arkivrapport fra den amerikanske flåde afslører, at ubådskommandører var opmærksomme på risikoen ved interne bølger så længe siden som i 1966.

Udover den fare, de udgør for ubåde, indre bølger spiller også en vigtig rolle i havcirkulationen. De bærer store mængder energi, hjælper med at opretholde havstrømme, blanding af varme og kuldioxid gennem havene, og dermed påvirke vores globale klima.

Så næste gang du bliver rystet af turbulens på et fly, eller ser op på nogle mærkelige skystriber på himlen, tænk på de indre bølger, der breder sig rundt omkring dig.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.