Pierścienie wirowe zazwyczaj tworzą się w płynach (cieczach i gazach) w wyniku tarcia, gdy szybko poruszający się strumień wchodzi w interakcję z wolniej poruszającym się płynnym otoczeniem. Działa wirowe mogą generować takie obszary styku, w których obszary o różnych ciśnieniach stykają się ze sobą.
Jak wskazują autorzy najnowszego opracowania naukowego, na styku tych dwóch ośrodków powstaje gradient prędkości, który sprawia, że wewnętrzne warstwy w ułamku sekundy zawijają się wokół zewnętrznych, tworząc wir w kształcie pierścienia. Pęd, wyporność termiczna i bezwładność obracającego się płynu sprawiają, że pierścień wirowy unosi się w powietrzu. Przemieszczając się, pierścień stopniowo zwalnia i stygnie ze względu na rozpraszanie i wymianę ciepła z otoczeniem.
Czytaj także: Działo szynowe trafi do europejskiej armii. Tych pocisków nic nie zatrzyma
W 1996 roku fizycy R. W. Hellwarth i P. Nouchi zaproponowali teoretyczne rozwiązanie równań Maxwella, które wskazywały, że stworzenie swoistych pierścieni, tudzież skupionych impulsów fal elektromagnetycznych w kształcie pierścienia, które mogłyby przemieszczać się przez przestrzeń, powinno być możliwe. Chociaż te elektromagnetyczne wiry były interesujące od strony teoretycznej, nigdy nie obserwowano ich w rzeczywistości. Naukowcy jednak starali się je wytworzyć, zwracając uwagę na to, iż mogłyby one mieć poważne zastosowania w komunikacji i przemyśle technologii bezprzewodowych.
Autorzy opracowania wskazują, że mikrofalowe toroidalne impulsy mogą być wystrzeliwane przez szerokopasmowy nadajnik anteny tubowej o skończonej aperturze, jako elektromagnetyczny odpowiednik działa wirowego emitującego pierścienie w powietrzu.
Chociaż przejście z pierścieniami na poziom elektromagnetyzmu sprawia, że proces jest bardziej złożony, ma on wiele wspólnego z formowaniem pierścieni wirowych w płynach.
Według naukowców w tym przypadku konieczne jest wykorzystanie ultraszerokopasmowych, promieniowo spolaryzowanych, stożkowych współosiowych anten tubowych w celu stworzenia obracającej się struktury fali elektromagnetycznej. Kiedy taka antena rozpoczyna emisję, generuje natychmiastową różnicę ciśnień, która prowadzi do powstania pierścieni wirowych, które utrzymują swój kształt i energię nawet po przebyciu dużych odległości. Wyjątkowość tej metody polega na wytwarzaniu impulsów elektromagnetycznych o skomplikowanych cechach topologicznych, takich jak skyrmiony, które wykazują wyjątkową odporność i zdolności samonaprawiania się podczas propagacji.
Czytaj także: Chiny przetestowały gigantyczne działo elektromagnetyczne. Wyniki testu są niejednoznaczne
W przeciwieństwie do niektórych naukowych innowacji, które wydają się nie mieć natychmiastowego zastosowania praktycznego, to odkrycie ma znaczący potencjał. Naukowcy przekonują bowiem, że właściwości widmowe i polaryzacyjne tych pierścieni wirowych mogą umożliwiać przenoszenie większej ilości informacji niż tradycyjne fale. Możliwe zatem, że można będzie je wykorzystać do tworzenia przyszłych sieci komunikacyjnych i sieci przesyłu i kodowania danych.
Co więcej, wytrzymałość tych impulsów elektromagnetycznych, nawet w obliczu zakłóceń środowiskowych, wskazują, że potencjalnie można byłoby je wykorzystać w szerokiej dziedzinie teledetekcji, niezależnie od tego czy miałyby wykrywać obiekty na polu walki, czy niebezpieczne planetoidy w przestrzeni kosmicznej.
Choć zanim pierścienie wirowe znajdą swoje praktyczne zastosowanie, trzeba będzie przeprowadzić jeszcze wiele badań, odkrycie elektromagnetycznego działa wirowego stanowi ekscytujący etap całego procesu.
