Si cliqueu sobre les fotos del post i després premeu la tecla F11 aquestes es veuen més grans.

dissabte, 30 de desembre del 2023

Ones al cel: Inestabilitat de Kelvin-Helmholtz

Inestabilitat de Kelvin-Helmholtz observada des de Romanyà de la Selva el passat dilluns 20 de novembre a la tarda.

El passat dilluns 20 de novembre es va poder observar la presència d'inestabilitat Kelvin-Helmholtz. La fotografia de l'encapçalament, realitzada amb el mòbil des de Romanyà de la Selva, ens mostra l'aparició d'uns curiosos núvols de formes capritxoses.

Es tracta d'un fenomen meteorològic molt fotogènic que ens mostra uns núvols semblants a les onades d'un oceà. La inestabilitat Kelvin-Helmholtz deu el seu nom als seus descobridors: Lord Kelvin i Hermann von Helmholtz, que a finals del segle XIX van desenvolupar una teoria per explicar l'origen de l'energia solar. 
Posteriorment, es va observar que aquest mecanisme era extrapolable a altres processos atmosfèrics o espacials. De fet, s'ha estudiat la inestabilitat KH en diferents entorns astrofísics i geofísics en els quals interaccionen diferents fluids o fluxos de plasma. 
Aquestes ones tan peculiars tenen lloc a l'atmosfera terrestre quan hi ha cisalladura de velocitat vertical del vent, al llarg de la frontera que divideix dues capes de diferent densitat en un flux inicialment estratificat i estable. La probabilitat que es produeixi inestabilitat KH es calcula gràcies al nombre de Richardson: si R > 0,25, l'estabilitat inicial es pot trencar, ja que la diferència de velocitat entre les dues capes arriba a superar el llindar per a les condicions d'estabilitat i comencen a produir-se aquestes ones. 

El més habitual és que la capa superior sigui més estable que la inferior. És un fenomen associat a la dinàmica de fluids. Aplicat a l'atmosfera, quan tenim dos fluxos de vent en sentits oposats i paral·lels, en dos nivells atmosfèrics propers, movent-se a diferents velocitats i amb densitats diferents, es formen núvols disposats com si fossin onades. 

La inestabilitat KH té lloc en molts fluids presents a la natura. Rius i oceans allotgen aquestes inestabilitats en diferents situacions, quan es barregen masses d'aigua de diferents densitats, temperatures i condicions dinàmiques. Aquesta inestabilitat pot ser invisible per a l'observador i no manifestar-se d'aquesta manera tan especial que en algunes ocasions podem veure al cel. 
La inestabilitat Kelvin-Helmholtz es pot donar en qualsevol tipus de núvol i a qualsevol altitud, però generalment s'observa amb més freqüència en Cirrus, Altocumulus i Estratocumulus.

 
En aquest vídeo s'aprecia la formació de la Inestabilitat de Kelvin-Helmholtz en un dispositiu que conté dos fluids amb diferent color i densitats.
És molt didàctic. Ens mostra que la formació de les ones respon als sentits de desplaçaments oposats que adquireixen els dos fluids en moure el dispositiu: mentre el transparent tendeix a moure's cap a l'esquerra, el vermellós ho fa cap a la dreta.
Aquesta diferència, tant de densitat com de sentit de desplaçament, provoca l'aparició del fenomen.