Δουλεύοντας με τα κύματα του νερού

Πηγή: PhysicsWeb, 7 Οκτωβρίου 2005

Φυσικοί έχουν επινοήσει έναν νέο τρόπο για να εστιάσουν υδάτινα κύματα κάτι που θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμο για εφαρμογές με σκοπό την εκμετάλλευση των κυμάτων για παραγωγή ενέργειας. Με βάση τις προσομοιώσεις σε υπολογιστές και διάφορες θεωρητικές τεχνικές, οι Xinhua Hu και Che Ting Chan του πανεπιστημίου Επιστημών και Τεχνολογίας στο Χογκ Κογκ έχουν δείξει ότι μια περιοδική διάταξη κυλίνδρων θα πρέπει να είναι σε θέση να μεταστρέψει - διαθλάσει τα κύματα σε οποιοδήποτε βάθος του νερού. (Phys. Rev. Lett. 95 154501)

Τα κύματα του νερού μπορούν συνήθως να διαθλαστούν μόνο στο ρηχό νερό. Εντούτοις, οι παραπάνω επιστήμονες διαπίστωσαν ότι μια σειρά κυλίνδρων που σταθεροποιήθηκαν στον πυθμένα της θάλασσας και επεκτάθηκαν πάνω από την επιφάνεια του νερού άλλαξε συγχρόνως και το "δραστικό" βάθος και τη σταθερά της βαρύτητας g του νερού, και ότι αυτό ανάγκασε τα κύματα να διαθλώνται. Παρουσίασαν, παραδείγματος χάριν, ότι η δραστική σταθερά βαρύτητας θα μπορούσε να αυξηθεί από την κανονική τιμή των 9,8 m/s² σε 16 m/s².

Η ομάδα του Χογκ Κογκ, επίσης, διαπίστωσε ότι τη διάδοση των κυμάτων ήταν απαγορευτική  σε μερικές περιοχές συχνοτήτων, κάτι που οδηγεί σε ζώνες χασμάτων των υδάτινων κυμάτων, που είναι ανάλογο με αυτά που υπάρχουν στους ημιαγωγούς για τα ηλεκτρόνια, τα φωτόνια στα φωτονιακούς κρυστάλλους, και τα φωνόνια (ή ηχητικά κύματα) στους φωνονικούς κρυστάλλους. Ο Hu, που είναι τώρα στο πολιτειακό πανεπιστήμιο της Iowa στις ΗΠΑ, και ο Chan έδειξαν ότι τα διαθλασμένα κύματα του νερού υπακούουν στο νόμο του Snell, που σημαίνει ότι πολλές έννοιες από την οπτική θα μπορούσαν να προσαρμοστούν για να χρησιμοποιηθούν στα κύματα του νερού.

"Το φαινόμενο μπορεί να αντιμετωπισθεί ως ένας μηχανισμός για να ελέγξει και να χειριστεί τα κύματα του νερού", λέει ο Chan. "Παραδείγματος χάριν, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ιδέα να σχεδιάσουμε έναν "φακό" που εστιάζει την ενέργεια του νερού σε ένα σημείο. Αυτό είναι καλό για τη μετατροπή της ενέργειας τβμ κυμάτων σε άλλες μορφές ενέργειας, όπως την ηλεκτρική ενέργεια."