vortex Rossby anatomie valuri sau de ce natura iubește vârtejuri

Vasiliy Bukreev

În fizica modernă, numai leneș nu menționează mișcarea vârtejului. A dezvoltat o teorie matematică genial, marea literatură pe această temă. O mișcare turbionară, ca atare, cum era în fizică, astfel încât nu există astăzi. apă matematică a aruncat neglijent vortexuri fizice ale copilului. La urma urmei, există vârtejuri și doar două tipuri: vârtejuri Taylor și vârtejuri Benard [1]. Și cu ce fel de vortex funcționează ca fizica modernă?

Figura 1. Traiectoria particulelor într-o pereche de turbioane Taylor divergente.

Pentru comparație, vom da destul de bine cunoscut faptul descrie traiectoriile particulelor în val, care a fost deschis în secolul al 19-lea.

Figura 2. traiectoriile particulelor în val.

O comparație între cifrele arată că vârtejuri și valurile sunt complet diferite obiecte ale naturii, nu au nimic în comun. Particulele vartejuri se deplaseze de-a lungul cercuri concentrice. O plimbare în valuri ale particulelor în sine, fiecare dintre care descrie cercul lor individuale. Și, dacă acestea sunt obiecte diferite ale naturii, și descrierea matematică a undelor nu pot fi transferate pe vârtejurile. Prin urmare, valurile expresie vortex sau vârtejurile val sunt fără sens, nu are nici o legătură cu realitatea naturală. De asemenea, nu matematica este capabil să descrie într-un fel traiectoriile particulelor în val sau particule traiectoriilor în vortex. Și de ce natura este necesar pentru a forma vârtejuri de pe suprafața corpului, în stratul limită al unei fizicii moderne și matematică modest tăcut. După ce se deplasează în stratul limită pe suprafața unui corp peste curentul [2], iar vârtejurile asigura rezistența la frecare vâscoasă. Astfel, transferul jonglerie matematic al ecuațiilor de undă ale mișcării în mișcarea vârtejului este un joc sofisticat minte matematică, un adevărat vârtejuri nu a complet irelevante.

În cazul în care natura este atât de pasionat de vârtejuri. aceasta înseamnă că vârtejurile au unele proprietăți utile pentru ea. Vom încerca să aflăm ce este util pentru a găsi natura în mișcare turbionară, ceea ce, din cauza limitărilor de cunoștințele lor, completate de o credință fără margini în omnipotența matematicii, nu ne putem imagina încă. Doar rețineți că valul. și mișcarea vârtejului nu este problema în sine, și starea de mișcare de transport de energie sub formă de unde. și vortex. luate separat un vârtej de vânt (de exemplu, tsunami-ul) a trecut. Și mișcarea stării sale au luat cu ei și energia lui. Pentru tsunami-ul movilă din nou liniște. Iar la ieșirea mal mișcarea reală a particulelor într-un vortex (corespunzătoare Fig. 1) generează un vortex deja de material. Intindeti la mal. Ie purtat de un tsunami materializat starea de energie.

Prin urmare, între val și vortexul există o diferență fundamentală. vortex său de energie (ca o cochilie de melc), poartă cu ea, fără a pierde său practic privind mișcarea în spațiu. Ie de a face un tur de onoare la vortex. particulă medie a se stabili în străinătate, aproape fără a lua departe de energia vortex. Ca urmare a energiei sale este transferată direct către particulele. Și până când particulele din mediul nu este utilizat pe deplin, vom vedea o mișcare val.

A fost indicat mai sus că frecarea vâscoasă creat de mișcarea vârtejului. Și, în același timp, mișcarea turbionară oferă nici o pierdere la frecare vâscoasă. Fie că există o contradicție în aceste afirmații? Nu există nici o contradicție. Fig. 1 arată că particulele din vortexul se mișcă în cercuri concentrice. Dar, în cazul în care mișcarea este suprapus peste cercurile și mai mult mișcarea în direcția axială a vârtejului. aici și există o rezistență la curgere, așa cum este evidențiat prin experiment clasic Taylor [1].

Figura 3. Taylor vârtejuri

În diferența mică dintre cilindri concentrici, cea interioară care se rotește, apar vârtejuri. Și la momentul vortexului fluxului crește brusc de rezistență. La urma urmelor, așa cum se arată în Fig. 3, cu excepția cercurilor de rotație concentrice (prezentate în secțiunea din partea dreaptă a figurii), iar vârtejurile au componenta axială a mișcării. Și dacă este prezent ar roti numai într-un cerc, vârtejurile ar juca rolul de rulmenți, distruge în mod eficient frecarea de alunecare. așa cum este cazul în tsunami. Prin urmare, afirmația că vârtejurile produc frecare de alunecare și frecare de alunecare distruse. Nu există nici o contradicție.

Și hidrodinamica clasice pentru a determina diferența dintre vârtejurile și Taylor Benard. Dacă mediul vortex Taylor se rotește în cercuri concentrice (după cum rezultă din fig. 1 și 3), vortexul Benard miercuri situată în mijloc, și coboară de-a lungul periferiei [1]. si din moment ce vârtej de vânt Benard este încă un vârtej de vânt. este prezent în clasic și rotația într-un cerc. Ie într-o rotație vortex Benard merge în ambele cercuri și în jurul suprafeței cilindrice.

dar, pentru că suntem interesați în vârtejuri Rossby. Scopul nostru este încă Taylor vârtejuri. Luați în considerare ceea ce există forțe în vârtejurile Taylor. pentru că vortex este un obiect rotativ, ca un corp de rotație generează forța centrifugă a vârtejului. pentru că forța centrifugă se referă la clasici, atunci nu vor fi luate în considerare. Mai sus, am constatat că particulele din mediul în vârtejurile Taylor se rotesc în cercuri concentrice cilindri. O lungime periferică a cilindrului interior este mai mică decât circumferința cilindrului exterior. Ie cilindrul interior este rotit în raport cu exterior. Există o forță de frecare de alunecare.

Tipic precesia. valabil pentru obiecte rotative, se afirmă că forța de reacție este perpendiculară pe puterea actuală și este decalată în raport cu intensitatea curentului în direcția de rotație. si din moment ce cilindrul interior este rotit în raport cu cilindrul exterior, forța de frecare de alunecare care acționează tangential, va avea un caracter centripet. Ie într-un vârtej de Taylor acolo ca o forță centripetă. și forța centrifugă. care permite obiectului vortex Taylor să fie în timp elastic, stabil. Această situație este reprezentată în partea stângă a fig. 3.

Dar Taylor vârtejuri poate exista sub formă de fermieri individuali și să se dezvolte ca parte a fermei colective a secvenței vârtejuri. Această situație este ilustrată în partea dreaptă a fig. 3. rotitor într-o singură direcție, în doi Taylor vortex tactil locația sunt rotite în direcții opuse. Ie o forță de frecare.

Figura 4. Forța în vârtejuri Taylor.

Și tot aceeași regulă precesie dictează că forța de frecare va contracara puterea de a avea un caracter centripet. Ie pentru vortexuri care interacționează pare absurd modernă situația poziției fizica. Alunecare forță de frecare, în loc să oprească mișcarea turbionară, pe de altă parte susține, compensarea forței centrifuge. Prin urmare, secvența vârtejurile Rossby și are capacitatea de a răspândi în întreaga lume, fără pierdere de ocean de energie (același lucru este valabil și pentru atmosfera). Și este atât de util naturii vârtejurile dispun că este utilizarea extrem de largă de mișcare turbionară. Această proprietate nu are valuri. După ce toate piesele de mediu, la rândul lor, sunt vortexuri (vârtejuri, dar Benard). Rezistența care acționează asupra particulelor de apă în val este îndreptată vertical. Și totuși, aceeași regulă precesie face ca particulele de apă (vârtejuri Benard) în mișcare de suprafață într-un cerc. Și departe de suprafața vârtejuri Benard muta în elipse, iar în partea de jos a apei într-o linie dreaptă. Din punctul de vedere al fizicii moderne, această mișcare poate fi explicată doar prin forțe din altă lume. Din punct de vedere al fizicii turbionar această explicație mai mult decât elementar.

Pentru a ilustra utilizarea pe scară largă a naturii mișcarea vârtejului dau mai multe exemple. Pentru meteorologii nu necesită explicații care indică presiunea în mm. Hg. Art. La tineri, presiune persoană sănătoasă variază de 80-130 mm. Hg. Art. Lungimea sistemului circulator al persoanei, ținând cont de capilarele potrivit unor estimări se ridică la mii de kilometri. Ie circulația sângelui prin sistemul circulator practic fără pierderi de rezistență la curgere poate fi asigurată numai printr-o mișcare turbionară. Și într-adevăr, la începutul secolului a avut loc în raportul de presă al descoperirii de medici Novosibirsk, care a demonstrat experimental că vârtejuri sângele prin vasele în mișcare.

Cu 50 de ani ai ultimului secol experimente [6] a fost dovedit în tunelul de vânt, păsările creează tracțiune și forță de ridicare, ca rezultat atunci când clapele în jos, iar la cursa de sus. În acest caz, filmare de mare viteză, a arătat că, la sfârșitul cursei în jos de păsări pentru un motiv oarecare a redus drastic în jos penele de zbor ale aripilor lor. Și doar atunci, când ridica un val de pene până la poziția anterioară, corespunzătoare unui val în jos. Fig. 5 (preluată din [6]) că aripile sunt ridicate în sus pe deplin pregătit pentru cursa descendentă (unghiul corespunzător creat de atac).

Figura 5. Zborul porumbelului.

În poziția 8 este coborâtă nu numai penele de zbor, dar aripa este îndoită în jos, chiar și în comun lui. Se poate face referire la [1], care arată că unghiul dintre aripa și coca aeronavei Taylor turbioane constant prezent. Același vortexul se formează și păsările. O schimbare bruscă în poziția de penele aripilor păsărilor crește vortex. O formațiune vortex este elastic. Și păsări de curte rămâne doar pene de zbor aripa suspicioși de vortex. creând astfel și trăgând forță și putere de ridicare. Odată ajuns pe show TV filmare de la zborul de sus a rața sălbatică. Și a fost în mod clar că ridică de gâscă organismului la vârfurile aripilor fluturau o aripă după alta. Ie aceeași tehnologie utilizată de alte păsări.

În cazul în care păsările au o pereche de aripi, peștele există doar un singur motor - coada. Înțelegerea mecanismului de repulsie atunci când se deplasează coada în poziție centrală. Dar, după aceea coada ar trebui să meargă din nou la cealaltă poziție extremă. Cum, atunci, peștele creează tracțiune atunci când coada mișcării de centru în poziția extremă?

Cred că prima delfinii timp au observat că pielea lor în mișcare rula valuri de rulare. Același val rula pe alte fulgi de pește. Dar natura a fost irosit face nimic. Deci, aceste valuri de pește o dată folosit. Și utilizarea lor este posibilă numai în prezența unui mișcare turbionară. Ie Peștii ar trebui să creeze vârtejuri. Pentru a crea vârtejurile probabil utilizate branhii, care sunt în nici un fel și în nici un fel justifica o structură rigidă. Ie mișcarea branhiile peștilor creează vârtejuri de pe ambele părți ale corpului său. Undele musculare sunt conduse de siaj peste corpul ei. Pornind de la vortexuri de pește a crea o anumită viteză.

Dar poate nu de aceeași natură nu este îndepărtat de la un berbec vortex două piei. Expulzând turbioane la corpul său la coadă, coada mișcării ondulatorii pește le resping din vortex generat, crescând și mai mult viteza mișcării sale. Încă o dată, televizorul va asigura realitatea acestui mecanism. Într-una dintre roțile dințate sunt prezentate cu rechini cozi mici asimetrice, a cărui parte superioară este semnificativ mai mare decât cea mai mică. Iar atunci când conduceți pe o porțiune superioară a cozii în mod clar vizibile valuri care călătoresc prin ea. Ie valuri care călătoresc coada de rechin sunt respinse de vârtejurile.

1. G. Schlichting. Teoria stratului limită. "Știința", M. 1969.

4. DV Nalivkin uragane, furtuni și tornade. "Nauka", Leningrad 1969

5. Boukreev VS Mecanismul de formare a uragane.

6. Biogidrodinamika înot și zbor. M., "Mir", 1980.