Olas con forma de estrella.

El océano puede producir un tipo exótico de ondas llamado ola gigante cuando las olas normales se combinan de determinada manera. En el siguiente vídeo vemos un ejemplo en un tanque de ensayo.

Estos patrones de ondas pueden, teóricamente, adoptar diferentes formas, pero el caso es que en el laboratorio sólo se han reproducido unas pocas. Ahora, un equipo de investigadores encabezado por Jean Rajchenbach, de la Universidad de Niza (Francia), han conseguido producir ondas estacionarias con formas poligonales y de estrella agitando verticalmente un recipiente lleno de aceite líquido. Los resultados se publican en Physical Review Letters.

A las olas oceánicas, y a ondas similares en fluidos, se las llama ondas de gravedad (no se confunda con onda gravitacional) porque la principal fuerza restauradora es la gravedad. Las ecuaciones básicas que describen estas olas son no lineales, lo que viene a significar que ondas de diferente longitud de onda pueden interaccionar entre sí y, bajo ciertas condiciones, formar patrones poco habituales, como los solitones (ondas solitarias de larga duración), con forma de U y con forma de X. Estas formas raras a veces tienen equivalentes en óptica o en la física de los átomos superenfriados.

Para explorar nuevas posibilidades no lineales, los investigadores colocaron una fina capa de aceite de silicona en un recipiente plano y lo agitaron arriba y abajo a un ritmo de 10 veces por segundo. Al inicio observaron ondas estacionarias simétricas circularmente pero cuando incrementaron la amplitud de la agitación, las crestas de las olas formaron aristas y vértices de, alternativamente, estrellas de cinco puntas y pentágonos. Variando la profundidad del fluido y los parámetro de la agitación produjeron otras combinaciones estrella-polígono con tres, cuatro y seis lados. Sin embargo, la forma del recipiente no era un factor, ya que se formaban patrones idénticos tanto en recipientes circulares como rectangulares. Las formas que se observan se pueden explicar teóricamente por la interacción resonante no lineal de tres ondas diferentes generadas por la agitación.

Referencia:

Rajchenbach, J., Clamond, D., & Leroux, A. (2013). Observation of Star-Shaped Surface Gravity Waves Physical Review Letters, 110 (9) DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.094502