蝴蝶台风（蝴蝶扇动翅膀，真的可以引发台风？）,“蝴蝶效应”一词常常见诸大小媒体报端，用来形容一种由连锁反应造成的“混沌现象”，指在一个动力系统中，当初始条件下任何一个微小的变化，最终将带动整个系统发生长期的、巨大的、不可预测的连锁反应。,混沌理论最早是数学的一个分支，它是在19世纪80年代由科学家研究天体运动“三体问题”时提出的。观察发现，当行星运动初始状态受到任何一点微小的“噪声”干扰，经过简单数学公式的重复迭代，最终将得到一个巨大变量，而这个变量在最初不可预测，它有无数种变化的可能，因此被称为“混沌”。,Lorenz方程用于生成y变量，即使初始变量有小变化，几秒钟后也会发生巨大的改变,在天气预报过程中，气象学家们也常常会被许多种变量所困扰，因为大气是如此复杂，各种风受温度、地形等变化影响造成的湍流使得结果无法预百思特网判，天气预报常常变为“添气预报”，这些大多与地球大气层中各种复杂现象有关。,由于受各种复杂因素影响，天气预报经常是不准确的,美国数学家和气象学家爱德华洛伦兹（Edward Lorenz）是著名的现代混沌理论创始人，他是麻省理工学院气象学系主任。为了让公众对混沌理论以及“噪声”这种早期细微变量对天气结果有更深刻的理解，他在一个报告中打了个比方：“如果理论是正确的，一只海鸥的翅膀就足以永远改变天气的过程。”为让这个比喻更有震撼力，洛伦兹在之后文章中把“海鸥”换成了“蝴蝶”。在1972年美国科学促进会第139次会议上的演讲中，Philip Merilees在阐述爱德华洛伦兹的混沌理论时这样说道：“在巴西热带雨林中扇动翅膀的蝴蝶会在德克萨斯州引发飓风。”,一只飞舞的蝴蝶,由此“蝴蝶效应”席卷全球。,蝴蝶的翅膀真有如此巨大的威力？台风当真可以由蝴蝶舞动它柔弱美丽的翅膀引发吗？果真如此，是不是隔壁打麻将的王大爷自摸推倒胡就可以引发日本7级地震？我们到底是应该倡导文明打麻将还是鼓励大家重重地拍桌子？,好象哪里不对劲，毕竟打麻将引发地震完全是天方夜谭。,台风是如何形成的？,台风是热带气旋。热带气旋是一种快速旋转的风暴系统，其特征是低压中心、封闭的低层大气环流、强风和产生暴雨的螺旋雷暴。除“台风”外，热带气旋还有其它名字，在中北美洲它被称为“飓风”，在南太平洋或印度洋被称为“热带气旋”或“强百思特网气旋风暴”。,从空间站拍摄的热带气旋,顾名思义，“热带气旋”几乎完全形成于热带海域相对温暖的大水体上，在热带气旋形成之前，必须有几个有利的环境条件：,超强台风利奇马与另一个正在生成的强热带气旋,热带气旋的主要能源是来自温暖海洋表面的水蒸发产生的热量，这些海水先前被阳光加热，加热的海水大量蒸发，海面空气从水蒸气获得热量、密度降低从而形成强烈的上升气流百思特网；上升气流随着高度的升高发生温度下降，但其总热量维持不变；当气流上升到寒冷的对流层顶部时，空气通过红外辐射向太空散发、热量损失；最后，在保持总熵的同时，空气会在风暴外围减弱并变暖。,气旋的剖面图,科学家估计，热带气旋每天释放的热量10⁸焦耳（相当于10⁵W）。其能量释放速度相当于全球能源消耗速度的70倍，相当于全球发电能力的200倍，相当于每20分钟引爆一颗1000万吨当量的核弹。厉害吧？,台风的形成一方面需要大面积温暖的海水，同时还需要满足一定的纬度高度。在赤道南北5的范围内就很难形成气旋，这是因为气旋的形成需要地球自转为它提供足够的角动量。只有距离赤道480公里以上，地球自转提供的角动量才足够引发科里奥利效应，大面积的上升气流才能旋转起来形成漩涡。,地球上可以形成台风的区域,一个很典型的例子发生在南大西洋，这里有历史记录的唯一一次热带气旋是发生于2004年3月的“卡塔琳娜”飓风，飓风袭击巴西造成10人死亡。其它发生在南大西洋上的基本上都只是热带低压和亚热带气旋，原因是南大西洋的海面温度不够高，并且大气环流造成的强风切变在破坏了气旋的形成。,1985 - 2005年期间所有热带气旋的累积轨迹图,如果海面温度低于26.5℃，或者高温海面的面积不够大，都不能形成台风，即使有台风路过这些低温区域也会很快削弱变成热带低压甚至消失，因此台风的形成与维持跟温度密切相关。同时其它维持台风存在的条件也都与大范围的大气情况有直接关系。,你即使是在海面扔颗原子弹，只要这一系列的条件中有一条不满足，都没有办法形成台风。,与台风的摧毁力相比，原子弹简直弱爆了,在“蝴蝶效应”提出的过程中，为了形象化地解释“小变量会导致大后果”这一混沌理论，爱德华洛伦兹有意忽略了一个十分重要的因素，那就是空气的一些重要特性——作为流体，空气是有黏度并且是可压缩的。洛伦兹后来承认了这一点，当把一些变量导入方程用计算机进行计算时，他有意忽略了空气的黏度，同时对一些关键数据进行了四舍五入运算，这导致以数学模型计算的结果与实际上空气动力学的实验结论相去甚远。,蝴蝶是一种鳞翅目小昆虫，它们通常体型小巧且轻盈。成年蝴蝶的翅膀相较于它的身体很宽大，但绝大部分张开翅膀的宽度都不会超过10厘米。,蝴蝶翅膀鳞片显微照片,蝴蝶利用其胸鳍强大的肌肉拉动翅膀翩翩飞舞，其中分为两种基本的空气动力学模型。大多数昆虫使用产生螺旋前缘涡旋的方法，另一些体型较小的使用“Weis-Fogh机制”：翅膀在蝴蝶的身体上方拍打，然后分开；当翅膀分开时，空气被吸入并在翅膀上方产生涡流；然后这个束缚的涡旋穿过翅膀，并且在拍击中，作为下一个动作的起始涡旋。蝴蝶以翅膀磨损为代价，增加了循环和升力。,蝴蝶拍打翅膀，其尖端造成的局部湍流,蝴蝶翅膀可以在空气中制造涡流以使自己飞行，由于蝴蝶体型小巧，同时它的翅膀覆盖着细密的鳞片，所以它制造的空气涡旋只在一个极小的范围内起作用。当蝴蝶飞过，空气很快就恢复它之前的状态。这是因为空气本身存在黏度，它不是刚性的，翅膀对空气的压缩和扰动不能传播更远，因此空气不会发生更大的“涟漪效应”，更不会引发任何连锁反应。,蝴蝶拍打翅膀产生的空气扰动极小,“混沌理论”可以从数学上解释“三体现象”，也确实有许多气象因素可以触发天气变化，进而使气象预测变得十分困难，但这不代表蝴蝶舞动翅膀可以引发剧烈的气旋。,“蝴蝶效应”是混沌学说的一个形象化说明，这并不代表蝴蝶的翅膀有可能引发台风或任何大气气旋，因为空气可压缩并且存在粘滞性，蝴蝶扇动翅膀仅能影响其周围几厘米远的距离，它不会形成涟漪，或者引发更远距离空气的骨牌效应。,蝴蝶很卖力地扇动翅膀，但旁边的花不为所动,台风的形成条件十分苛刻，它与太阳的照射、大范围海面温度上升、空气被加热及冷却、以及地球自转的巨大能量相关，只要有一两个条件不满足，气旋就无法生成。这些条件以人类的力量无法达到，更不是小小蝴蝶柔弱的翅膀所能影响的。,