La maggior parte di noi ha una comprensione di cosa sia la turbolenza atmosferica:il movimento nauseabondo dell'aereo è difficile da dimenticare.

Ma la turbolenza è tutt'intorno a noi:non solo nell'aria, ma anche in acqua, e anche in una folla di persone in movimento.

Forse sorprendentemente però, i dettagli sulla scienza della turbolenza non sono così ben compresi. I ricercatori che studiano il flusso e la turbolenza all'interno di diverse discipline devono ancora comprendere appieno il suo complesso funzionamento e, di conseguenza, risolvere i problemi legati alla turbolenza è difficile.

Turbolenza intorno a noi

In un senso semplice, la turbolenza può essere descritta come uno stato di flusso di fluido. E sebbene renda scomodi alcuni voli aerei, la turbolenza nella nostra atmosfera è essenziale per l'esistenza di tutta la vita sulla terra.

La turbolenza mescola il calore, umidità, anidride carbonica e inquinanti da e verso la superficie terrestre, mantenere la nostra biosfera in uno stato abitabile. Senza turbolenze, l'aria vicino al suolo sarebbe molto più calda - quando il sole è alto, i tuoi piedi si scioglierebbero mentre la tua testa si congelava!

Più di due terzi della popolazione australiana vive nelle capitali, creando forme problematiche di turbolenza. Le regioni altamente popolate con copertura vegetale ridotta assorbono il calore del sole e lo rilasciano attraverso pennacchi turbolenti. Questo processo può creare microclimi complessi con problemi significativi di qualità dell'aria.

Lo smog e le fioriture algali sono circostanze estreme in cui livelli ridotti di turbolenza e flusso ci influenzano in modo negativo.

La turbolenza nell'acqua lo rallenta certamente - senza turbolenza, andare alla deriva in canoa sul fiume Yarra sarebbe accaduto a un 2 da far rizzare i capelli, 000 km all'ora, invece di un pigro un km all'ora.

In termini ingegneristici, la nostra incapacità di modellare e controllare con precisione i flussi turbolenti porta a una progettazione eccessiva inefficiente, e limita le tecnologie future in una vasta gamma di applicazioni. Circa il 10% di tutta l'energia elettrica prodotta ogni anno viene attualmente consumata nel processo di superamento degli effetti delle turbolenze.

La "turbolenza" di Da Vinci

Nelle discipline umanistiche, la nozione di turbolenza è ampiamente impiegata nelle rappresentazioni artistiche e nelle espressioni letterarie fino alle teorie filosofiche, modelli economici e descrizioni della rivoluzione politica.

A differenza dei loro colleghi scienziati, gli studiosi di scienze umane tendono a usare il concetto di turbolenza quasi esclusivamente in senso negativo come disordine, interruzione, agitazione e commozione.

Questo senso della parola può essere visto in una delle prime considerazioni documentate sui modelli di flusso nell'acqua. Leonardo Da Vinci, considerando il movimento vorticoso dell'acqua attorno a un ostacolo, lo descrisse come agitato e perturbato:come "turbolenza".

L'arte e la scienza di Da Vinci non sono nate nel vuoto, ma sono state profondamente plasmate dal mondo che lo circondava. Questo era un mondo in guerra, che lo spinse attraverso gli stati italiani e infine in Francia. Alcuni dei suoi studi sul flusso dell'aria e dell'acqua, e le sue invenzioni adattando il volo degli uccelli, erano direttamente intesi come contributi alle tecnologie militari in questi conflitti.

Turbolenza, perciò, non era solo un astratto soggetto di ricerca per da Vinci ma anche un'esperienza vissuta, e le sue applicazioni di progettazione una fonte critica di reddito.

Guardare Leonardo ci ricorda il punto cruciale, ma spesso ignorato, che gli studi sulla turbolenza hanno una lunga storia. Comprendere questa storia è fondamentale per capire come la turbolenza è stata concettualizzata in passato, che ha informato come lo comprendiamo ora, e come lo concepiremo in futuro.

Tali considerazioni sono determinate dai problemi attuali del giorno – siano essi tecnologici, culturale, sociale e/o politico. Uno dei problemi più urgenti del nostro tempo – e uno che racchiude la turbolenza in tutte queste sfaccettature – è la crisi dei rifugiati. Questo ha creato un flusso di umani attraverso le terre in proporzioni storicamente senza precedenti.

L'uso della guerra chimica sui civili in Siria riflette anche le intersezioni tra industrializzazione, turbolenza atmosferica e flusso umano.

Risolvere problemi con competenze diverse

Comprendere meglio la turbolenza può ridurre la resistenza, migliorare l'efficienza, ridurre il consumo di carburante e creare migliori risultati ambientali durante il volo. Questo è particolarmente importante per un paese come l'Australia, che fa molto affidamento sui viaggi aerei a lungo raggio.

O, stabilendo modelli affidabili e convalidati per le grandezze e le scale della turbolenza nei parchi eolici e delle maree, potremmo migliorare la loro affidabilità, e ridurre i rischi associati al guasto della turbina e alla perdita di alimentazione.

Comprendere la turbolenza nelle acque costiere e interne aiuterà a identificare le migliori pratiche di manutenzione delle acque fluviali, salute degli estuari e degli oceani costieri.

A lungo termine, la capacità ingegneristica relativa alla turbolenza da può aiutarci a capire il flusso turbolento di persone, per esempio in seguito all'uso di armi chimiche in guerra e nelle crisi dei rifugiati.

Partenariati tra scienza, tecnologia, ingegneria, le arti e le scienze umane ci aiutano a considerare come e perché la turbolenza è intesa nei diversi sistemi di conoscenza culturale, e capire come vengono capiti i flussi turbolenti in contesti quotidiani ed estremi, modellato, e gestito.

È così che possiamo costruire un futuro sostenibile.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.