Исследователи из Центра радиоволн и молекулярной оптики (Centre de Physique Moleculaire Optique et Hertzienne, CPMOH) в Бордо (Франция) обнаружили, что вихри1, определенным образом созданные в мыльных пузырях, ведут себя аналогично более масштабным атмосферным явлениям, таким как циклоны2 и ураганы1. Мыльные пузыри дали возможность промоделировать факторы, управляющие траекторией3 поведения ураганов.
Разумеется, в лабораторных условиях моделировать зарождение ураганов сложно по причине их немаленьких размеров. Поэтому французские ученые предложили оригинальный эксперимент с мыльными пузырями, практически равноценно заменяющий эти атмосферные явления. Вообще говоря, мыльные пузыри — идеальная модель для изучения турбулентности4 в газовых оболочках планет, так как по своим физическим параметрам отношение толщины мыльной пленки к диаметру пузыря эквивалентно5 отношению толщины атмосферы6 к диаметру планеты.
Постановка эксперимента французских ученых очень простая. Половина мыльного пузыря, находящегося при комнатной температуре 17°C, с радиусом в разных вариациях эксперимента от 8 до 10 см, нагревалась с помощью специального колечка, охватывающего экватор7 пузыря. Тепло конвективным8 образом распространялось от экватора к полюсам, создавая разность температур. Облучая изучаемый объект белом светом, исследователи наблюдали картину, из которой видно, что при наибольшей разности температур между экватором и полюсом9 происходило зарождение вихря, подобного атмосферному циклону8 Это возникает вследствие того, что белый свет «по-разному» преломляется и отражается в мыльном пузыре.
Подобные эксперименты по моделированию двумерной турбулентности проводились и ранее, но только объектом исследования служила плоская мыльная плёнка. Поэтому в заслугу себе авторы ставят то, что они первыми исследовали двумерную турбулентность в мыльных пузырях
Так при чем же здесь ураганы и какая взаимосвязь между ними и вихрями на мыльных пузырях? Оказывается, учёными математически установлена связь между поведением вихрей в мыльных пленках и ураганов в атмосфере.
По мнению авторов работы, модель вихрей на поверхности мыльных пленок должны также помочь более глубокому пониманию явления турбулентности и, в частности, изучению атмосферных циклонов.
Источник: F. Seychelles, Y. Amarouchene, M. Bessafi, H. Kellay. Thermal Convection and Emergence of Isolated Vortices in Soap Bubbles // Phys. Rev. Lett. 100, 144501 (7 April 2008).
Пояснение некоторых использованных в статье слов
1вихрь, ураган — ветер необычайно разрушительной силы, сильная буря
2циклон — атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра
3траектория — линия в пространстве, представляющая собой перемещение в пространстве какого-либо предмета
4турбулентность — беспорядочное движения потока жидкости, газа или плазмы с переменными во времени плотностью, скоростью, давлением и температурой.
5эквивалентно — равнозначно, равносильно чему-либо, полностью заменяющий что-либо
6атмосфера — газовая оболочка, окружающая нашу планету Земля.
7экватор — (в данном случае) большой круг шара (сферы), делящий его на два равных полушария
8конвективный — происходящий от неравномерного нагревания движение воздуха между верхними и нижними слоями атмосферы
9полюс — (в данном случае) граница, крайняя точка сферы
Комментариев нет:
Отправить комментарий