De flesta av oss har förståelse för vad atmosfärisk turbulens är - illamående planrörelse är svårt att glömma.

Men turbulens finns runt omkring oss:inte bara i luften, men också i vatten, och även i mängder av rörliga människor.

Kanske förvånansvärt dock detaljer kring vetenskapen om turbulens är inte så väl förstådda. Forskare som studerar flöde och turbulens inom olika discipliner har ännu inte fullt ut förstå dess komplexa funktion - och som ett resultat, att lösa problem relaterade till turbulens är svårt.

Turbulens runt omkring oss

I enkel mening, turbulens kan beskrivas som ett tillstånd av vätskeflöde. Och även om det gör vissa flygflyg obekväma, turbulens i vår atmosfär är avgörande för existensen av allt liv på jorden.

Turbulens blandar värme, fukt, koldioxid och föroreningar till och från jordens yta, upprätthålla vår biosfär i ett beboeligt tillstånd. Utan turbulens, luften nära marken skulle vara mycket varmare - när solen är uppe, dina fötter skulle smälta medan ditt huvud skulle frysa!

Mer än två tredjedelar av den australiensiska befolkningen bor i huvudstäder, skapa problematiska former av turbulens. Mycket befolkade regioner med reducerat vegetationstäcke absorberar värme från solen och släpper ut den genom flytande turbulenta plymer. Denna process kan skapa komplexa mikroklimat med betydande luftkvalitetsproblem.

Smog- och algblomning är extrema omständigheter där minskade turbulens- och flödesnivåer påverkar oss negativt.

Turbulens i vatten bromsar det säkert - utan turbulens, att driva i en kanot på Yarrafloden skulle hända vid en hårresande 2, 000 km i timmen, istället för en lat km i timmen.

Tekniskt sett, vår oförmåga att exakt modellera och kontrollera turbulenta flöden leder till ineffektiv överdesign, och begränsar framtida teknik i ett stort antal applikationer. Omkring 10% av all el som produceras varje år förbrukas för närvarande för att övervinna effekterna av turbulens.

Da Vincis 'turbolenza'

Inom humaniora, begreppet turbulens används i stor utsträckning i konstnärliga representationer och litterära uttryck ända fram till filosofiska teorier, ekonomisk modellering och beskrivningar av politisk revolution.

Till skillnad från sina forskare, humanistiska forskare tenderar att använda begreppet turbulens nästan uteslutande i negativ bemärkelse som störning, störning, agitation och uppståndelse.

Denna känsla av ordet kan ses i en av de tidigaste dokumenterade övervägandena av flödesmönster i vatten. Leonardo Da Vinci, med tanke på den virvlande rörelsen av vatten runt ett hinder, beskrev det som upprörd och störd:som "turbolenza".

Da Vincis konst och vetenskap förekom inte i ett vakuum utan formades djupt av världen runt honom. Detta var en värld i krig, som drev honom över de italienska staterna och så småningom till Frankrike. Några av hans studier av luft- och vattenflöde, och hans uppfinningar som anpassar fågelflyg, var direkt avsedda som bidrag till militär teknik i dessa konflikter.

Turbulens, därför, var inte bara ett abstrakt forskningsämne för da Vinci utan också en levd upplevelse, och dess designapplikationer en kritisk inkomstkälla.

Att titta på Leonardo påminner oss om den avgörande men ofta ignorerade punkten att studier av turbulens har en lång historia. Att förstå denna historia är grundläggande för att förstå hur turbulens har konceptualiserats tidigare, som har informerat om hur vi förstår det nu, och hur vi kommer att tänka oss det i framtiden.

Sådana överväganden bestäms av dagens problem - vare sig de är tekniska, kulturell, social och/eller politisk. En av vår tids mest angelägna frågor - och en som inkapslar turbulens i alla dessa aspekter - är flyktingkrisen. Detta har skapat ett flöde av människor över länder i proportioner historiskt utan motstycke.

Användningen av kemisk krigföring mot civila i Syrien speglar också korsningarna mellan industrialisering, atmosfärisk turbulens och mänskligt flöde.

Lösa problem med varierande expertis

Att förstå turbulensen bättre kan minska motståndet, förbättra effektiviteten, lägre bränsleförbrukning och skapa bättre miljöresultat vid flygning. Detta är särskilt viktigt för ett land som Australien som är så starkt beroende av långdistansflyg.

Eller, genom att etablera tillförlitliga och validerade modeller för turbulensens storlek och skala på vind- och tidvattenparker, vi kan förbättra deras tillförlitlighet, och minska riskerna i samband med turbinsvikt och förlust av strömförsörjning.

Att förstå turbulens i kust- och inre vatten hjälper till att identifiera bästa praxisunderhåll av flod, flodmynning och havshälsa vid kusten.

På längre sikt, ingenjörskapacitet när det gäller turbulens från kan hjälpa oss att förstå turbulent flöde av människor, till exempel efter användning av kemiska vapen i krig och i flyktingkris.

Partnerskap inom vetenskap, teknologi, teknik, konst och humaniora hjälper oss att överväga hur och varför turbulens förstås i olika kulturella kunskapssystem, och förstå hur turbulenta flöden i vardagliga och extrema sammanhang förstås, modellerad, och lyckades.

Det är så vi kan bygga en hållbar framtid.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.