Không khí và chuyển động của không khí có "hình thù" như thế nào?

Con người chưa thể hiểu hết thế giới, đó là điều chắc chắn 100%. Xung quanh chúng ta, có hàng ngàn, hàng vạn thứ mà chúng ta biết nó tồn tại, song không thể nào nhìn thấy bằng mắt thường.

Dưới đây là tập hợp những bức ảnh 3-D thể hiện nỗ lực, ý tưởng tạo ra hình thù đặc trưng cho những vật như thế của các nhà khoa học. Nếu thành công, trong tương lai không xa, những bí ẩn động trời về vũ trụ sẽ được hé lộ…


Chúng ta hít thở không khí hàng ngày nhưng đâu biết hình thù của chúng ra sao? Bức ảnh trên được giới nghiên cứu xây dựng trong không gian 3D cùng sự cố gắng mô tả lại những hỗn loạn và tương tác của không khí khi tiếp xúc với bề mặt chất lỏng.

Ở trạng thái ấy, không khí có lẽ được định hình bởi những đường cong màu tím xếp thành từng lớp, chuyển động hỗn loạn. Rõ ràng, chúng thật khó hình dung bởi đơn giản từ bé tới giờ, chúng ta chưa thấy nó bao giờ.


Không chỉ tương tác với chất lỏng mà khi bị kích thích bởi nhiệt độ hay áp suất, không khí cũng có xu hướng biến dạng về tốc độ. Những lớp khí kém ổn định, mật độ dày đặc, di chuyển với vận tốc hơn 610km/h. Với giới chuyên gia, đó là điều hiển nhiên được khoa học thừa nhận và giờ là lúc con người cố gắng tạo ra hình thù riêng cho nó.


Một bức ảnh 3D được xây dựng giúp nghiên cứu sâu hơn về tóc người. Nó được coi là một “dòng chảy tóc”, trong đó thể hiện rõ sự tương tác và phản ứng của tóc con người - vật hữu hình với không khí, bụi… (những thứ dường như vô hình với mắt thường). Nó là công cụ mô phỏng đắc lực cho khoa học, đặc biệt là của ngành công nghiệp sản xuất dầu gội đầu, kem dưỡng tóc…


Áp lực không khí khi vung đánh cây gậy vào bóng golf sẽ có hình thù như thế này. Khi bóng bay trong không trung, áp lực phía trước nó rất lớn, hơn hẳn phía sau, dần dần lực kéo lại tăng và hãm tốc độ, bóng rơi xuống. Đồng thời, trong không trung, xung quanh bóng, không khí hỗn loạn, chuyển động liên tục và tạo nên độ xoáy cho đường bay.


Bạn có thể nhận biết 2 mùi hương trộn vào nhau qua mũi nhưng đây sẽ là lần đầu bạn nhìn thấy nó như thế nào. Trong ảnh, màu sắc đậm đỏ thể hiện mật độ khí dày hơn so với màu xanh sẫm. Các vòng tròn nhỏ xoáy lại thể hiện sự tiếp xúc, hòa vào nhau của hai loại khí, ban đầu chúng nhỏ và cứ thế lớn dần lên cho tới khi hợp lại với nhau.

Nếu nghiên cứu thành công, hình ảnh trên sẽ giúp ích rất nhiều trong khám phá sự đối lưu trong các ngôi sao ngoài vũ trụ.


Giống như không khí, từ tính cũng là thứ mà con người không thể nhìn thấy được nhưng lại đóng vai trò vô cùng quan trọng trong vũ trụ. Nó chính là sự khởi nguồn của các ngôi sao mới. Vì thế, các nhà khoa học ĐH Chicago đã tạo nên hình ảnh này giúp cụ thể hóa nó hơn, từ đó sẽ dễ dàng thí nghiệm, tìm hiểu và khám phá không gian.


Một bức ảnh 3D về những thứ “vô hình” như thế này là thách thức không hề đơn giản chút nào. Muốn tạo ra nó, con người phải sử dụng tới trí thông mình nhân tạo của các siêu máy tính. Minh chứng là để xử lý thao tác và hình dung sự hỗn loạn của dòng khí trong bức ảnh trên, các thiết bị công nghệ cao đã phải làm việc trong tổng cộng 1,2 triệu giờ đồng hồ liền.


Mô phỏng hướng gió thổi tại tháp làm mát của một nhà máy hạt nhân. Hướng gió được tạo hình bằng những đường như sợi chỉ, nhiều màu sắc thể hiện mức độ nhiễm độc khác nhau do nước thoát ra từ tháp làm mát.

Người ta tái tạo lại chúng trên máy tính giúp giới khoa học tính toán mức độ ô nhiễm của các khu vực xung quanh nhà máy hạt nhân, từ đó tìm ra biện pháp giải quyết hiệu quả hơn.


Trong thiết kế và nghiên cứu ô tô, công việc vẽ ra vật “vô hình” cũng cực kỳ quan trọng. Trên đây là hình ảnh thiết kế 3D lưới tản nhiệt của chiếc Corvette Z06 2008. Luồng gió nóng thổi từ động cơ trước sẽ được mô phỏng lại để xem hướng thoát ra và tần suất, nhiệt độ ra sao. Sau đó, các nhà thiết kế sẽ dựa vào đó để lắp đặt hệ thống lưới tản nhiệt chính xác và phù hợp.


Toàn bộ bầu không khí trong một căn phòng kín được máy tính vẽ lại như trên. Đặc điểm dễ nhận ra nhất đó là: hỗn loạn, không đồng đều và thiếu sự ổn đinh. Tuy nhiên, độ chính xác của bức ảnh trên thì ngay cả chính con người cũng chưa thể giải đáp tường tận được.