颱風的出現是因為某種自發性對稱性破缺嗎? - 颱風討論

※ 引述《peter308 (pete)》之銘言：
: ※ 引述《peter308 (pete)》之銘言：
: : 如果把地球的表面看成一個二維的系統
: : 颱風的形成其實很像一些流體的渦流現象
: : 而二維系統的渦流現象其實在物理學都已經被觀察到
: : 比方說 拓譜絕緣體的手徵性破缺會產生一種特殊的費米子
: : 又或是像超導系統中的波色子 也是因為某種自發性對稱性的破缺才產生的
: : 我這邊的重點在於
: : 會產生這種emergent particle 的背後主要都會伴隨一種自發性對稱性破缺
: : 這個通則已經變成近代科學的一種近乎定律般的準則了
: : 颱風 其實某個角度也非常像一種自發性的粒子
: : 所以, 我很直覺的就聯想到
: : 颱風形成的背後原因是否也是因為某種對稱性的破缺所造成的
: : 因為颱風也和上述兩種粒子一樣具有手徵性( 自旋向上或向下)
: : 而且也是發生於二維系統
: : 差別只是兩種不同自旋的颱風永遠不可能再一起出現( 上述兩種例子則會)
: : 我猜測這可能和海水的重力以及月球引力有關係 ??!
: : 我想請教具有大氣專業的各位
: : 你們有沒有碰過師長是從自發性對稱性破缺角度來看待颱風這個現象的呢???
: : 如果有能否給我一些回應或是參與討論
: : 萬分感謝!!!!!!

上面這段實在是想太多了，颱風的旋轉跟基本粒子的自旋完全不同。不然你有看過
自旋 1/2 的颱風嗎？ XD

: 有點抱歉
: 我覺得我這篇文章有許多謬誤
: 這邊修正一下這些謬誤
: 地球的洋流和氣流的確是一個二維系統
: 但它並不是R^2(2維平面) 而是S^2 (2維球面)
: 如果我們把氣流和洋流的方向和大小在介面處透過一個向量場描述
: 那會剛好符合某個數學定理(毛球定理) 所描述的狀況
: 毛球定理講的是
: 你不能用梳子對一個S2球面上的毛髮(也就是向量)做梳理的動作
: 也就是這個2維球面上的向量場會在某個不知名的地方產生渦流
: (向量大小為零,或是數學講的pole)
: 也就是我們台灣夏季常常會碰到的颱風
: 所以颱風形成的確和地球的'S2'球面上的對稱性和'毛球定理'有關

這邊你把毛球定理的效力想得太強了。這個定理只是說我們在無法在球面上畫出一個
不存在零值的連續切向量場。只需要有一個高壓或低壓，它的旋轉中心沒有水平風
分量，就能在地球表面滿足毛球定理，不需要用到颱風。更極端地說，我抬頭垂直
吹了一口氣，只要氣流水平分量是零，整個地球表面的空氣運動就不違反毛球定理。

: 至於我講的對稱性破缺是因為
: 颱風只會在海面上的某些熱點形成 (西太平洋 東大西洋等等)
: 這應該是太陽照射和軌道角度 導致海面溫度不均勻造成的對稱性破缺
: 其實我更想知道那些颱風數目(number of poles)有沒有可能是有規律性而非隨機的
: 如果有這方面資訊的版友也請不吝分享

在討論對稱性破缺之前，你要先考慮哪裡有對稱性，然後才能談破缺。地球上的海陸
分布沒什麼對稱性可言，很難製造出一個環境來產生對稱性破缺。例如大西洋颶風主
要是被非洲來的東風波激發的，是有某些規律性，但跟對稱無關。

話說回來，在某些非常理想的狀態下，颱風的生成有可能是對稱性破缺的產物。例如
一個無雲的廣大熱帶洋面，信風均勻吹拂，海溫被陽光加熱使得大氣的不穩定度持續
增加，對流雲會在哪個地點生成，然後可能成長為颱風，就有點像對稱性破缺了。

這種理想狀態在真實大氣中不太可能發生，只能靠數值模式進行理想實驗。如果你
很有興趣的話，可以參考一下這篇 paper，他們用高解析度全球氣候模式，模擬一個
完全被水覆蓋的地球上的熱帶氣旋的生成和發展。不只是這篇文章本身，他們也引用
了很多很棒的參考資料。
https://link.springer.com/article/10.1007/s40641-019-00133-y

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