водовъртеж Rossby вълни анатомия и защо природата обича водовъртежи

Василий Bukreev

В съвременната физика, само мързеливите не споменава вихровото движение. Разработено блестящ математическа теория, морето на литературата по този въпрос. Въртеливи движения като например имаше по физика, така че има и днес. Математически вода небрежно хвърли физически вихри на детето. В крайна сметка, има водовъртежи само и само два вида: Taylor вихри и водовъртежи Benard [1]. И с какъв водовъртеж работи като съвременната физика?

Фигура 1. траекторията на частици в двойка различни Тейлър вихри.

За сравнение, ние даваме доста добре известен факт описват траекториите на частици от вълната, която е открита през 19-ти век.

Фигура 2. траекториите на частици в вълна.

Сравнението на цифрите показва, че водовъртежи и вълни са напълно различни обекти от природата, не са нищо общо помежду си. Частиците вихри се движат по концентрични кръгове. Разходка в вълните на частиците си, всеки от които описва тяхната индивидуална кръг. И ако те са различни обекти на природата, и математическо описание на вълни не могат да бъдат прехвърлени на вихрите. Ето защо, вълни фраза вихрови или вълна вихри са безсмислици, няма никаква връзка с естествената реалност. Също така, математиката е в състояние по някакъв начин да се опише траекториите на частиците в вълни или частици траекториите на в водовъртежа. И защо природата е необходимо да се образува водовъртежи на повърхността на тялото в граничния слой на съвременната физика и математика скромно мълчи. След като се премества в граничния слой на повърхността на тялото през потока [2], и вихрите осигури вискозно съпротивление на триене. По този начин, математически прехвърлянето жонглиране на вълновите уравнения на движение в вихровото движение е сложен математически ум игра, истински вихри не е напълно без значение.

Ако природата е толкова любители на вихри. това означава, че вихрите имат някои полезни свойства за него. Ние ще се опитаме да разберем какво е полезно да се намерят в природата вихровото движение, това, което поради ограниченията на техните знания, допълнени от безгранична вяра във всемогъществото на математиката, ние все още не може да си представи. Просто имайте предвид, че на вълната. и е също така предложение не е самата материя, както и състоянието на движение на транспортирането на енергията като вълни. и вортекс. Отделно взети вихрушка (напр цунами) е преминал. И движението на състоянието му са взели със себе си и своята енергия. За цунами могила отново тишина. И при напускане брега действителното движение на частици в завихрящата (съответстващ на фиг. 1) генерира вихър вече материал. Разточете до брега. Т.е. извършена от цунами материализиран статут на енергия.

Следователно, между вълната и вихър има фундаментална разлика. Неговото енергийно вихър (като черупка на охлюв) носи със себе си, без да губи своята практика по отношение на движението в пространството. Т.е. като направите обиколка на честта на водовъртежа. средно частиците се установят в чужбина, почти без да отнемат от водовъртеж енергия. В резултат на неговата енергия се прехвърля директно на частиците. И докато частиците на средата не се използва напълно, ще видите движението на вълните.

Тя е посочено по-горе, че вискозно триене създаден от движението на вихър. И в същото време, от въртеливото движение осигурява никаква загуба на вискозно триене. Независимо дали е налице противоречие в тези твърдения? Няма противоречие. Фиг. 1 показва, че частиците в вихър движи в концентрични кръгове. Но ако движението се наслагва върху кръговете и повече движение по оста на водовъртежа. тук и има съпротивление на потока, както е видно от експеримент класическата Тейлър [1].

Фигура 3. Тейлър Вихрите

В малка разлика между концентричните цилиндрите, вътрешната един от който се върти, възникват вихри. И по време на водовъртежа поток съпротивление нараства рязко. В края на краищата, както е показано на фиг. 3 с изключение на въртене концентрични кръгове (дадени в раздел от дясната страна на фигурата) и вихри има аксиален компонент на движение. И ако има такива ще се върти само в кръг, вихрите ще играят ролята на лагери, ефективно унищожаване на триенето при плъзгане. какъвто е случаят в цунамито. Следователно, твърдението, че вихрите произвеждат триене при плъзгане и триене при плъзгане унищожена. Няма противоречие.

А класическата хидродинамика за да се определи разликата между вихрите и Тейлър Benard. Ако вихър среда Taylor върти в концентрични кръгове (както е видно от фиг. 1 и 3), вихъра Benard сряда, разположена в средата, и се спуска по периферията [1]. И тъй като вихрушка Benard все още е вихрушка. той присъства в класическия и въртене в кръг. Т.е. в ротационен вихър Benard отива кръгове, така и около повърхността на цилиндричен.

Но тъй като ние се интересуваме от Rossby вихри. нашата цел е все още Тейлър вихри. Помислете за това, което съществуват сили в вихрите Тейлър. защото вихър е въртящ се обект, като въртящо се тяло генерира центробежна сила на вихър. защото центробежна сила се отнася към класиката, а след това няма да бъдат разглеждани. Над, ние открихме, че частиците на средата, в вихрите Тейлър се въртят в кръг концентрични цилиндъра. Периферна дължина на вътрешния цилиндър е по-малка от обиколката на външния цилиндър. Т.е. вътрешния цилиндър се върти по отношение на външната. Налице е плъзгаща сила на триене.

Обикновено прецесия. валидно за въртящи се обекти, това се посочва, че силата на реакция е перпендикулярна на сегашната власт и се компенсира по отношение на силата на тока в посоката на въртене. И тъй като вътрешния цилиндър се върти по отношение на външния цилиндър, плъзгащата силата на триене действа тангенциално, ще има центростремителна характер. Т.е. в ураган от Тейлър там като центростремителна сила. и центробежната сила. който позволява на Тейлър вихър обект да бъде еластичен, стабилна във времето. Това положение е показано на лявата страна на фиг. 3.

Но Тейлър вихри могат да съществуват под формата на отделните земеделски производители и да се развиват като част от ТКЗС от вихри последователност. Тази ситуация е изобразен в дясната част на фиг. 3. върти в една посока през две Taylor вихър докосване местоположението се въртят в противоположни посоки. Т.е. сила на триене.

Фигура 4. сила в Taylor вихри.

И всичко Същото правило на прецесия диктува, че силата на триене ще устои на силата, която има центростремителна характер. Т.е. за взаимодействащи вихри изглежда абсурдно да модерната ситуация физика позиция. Плъзгащи сила на триене, вместо спиране от въртеливото движение, от друга страна, за който тя компенсира центробежната сила. Ето защо, последователност Rossby вихри и има способността да се разпространява по целия свят, без загуба океанска енергия (същото важи и за атмосферата). И това е толкова полезно за природата на вихрите функция, която е изключително широко използване на водовъртеж движение. Този имот не разполага с вълни. След като всички парчета на околната среда, от своя страна, са вихри (въртопи, но Benard). Силата на качеството на частиците на вода в вълна е насочена вертикално. И все пак едно и също правило прецесията прави водни частици (Benard вихри) върху повърхността движение в кръг. И далеч от повърхността Benard вихри се движат в елипси, а в дъното на водата в права линия. От гледна точка на съвременната физика, това движение може да се обясни само с неземни сили. От гледна точка на физиката водовъртеж това обяснение повече от елементарно.

За да се илюстрира широкото използване на естеството на вихровото движение даде няколко примера. За метеоролозите не изисква обяснение, което показва налягането в мм. Hg. Чл. В млад, здрав човек варира налягане 80-130 мм. Hg. Чл. Дължината на кръвоносната система на човека, като се вземат предвид капилярите според някои оценки е в размер на хиляди километри. Т.е. движение на кръв през кръвоносната система като на практика няма загуба на съпротивление на потока може да се осигури само от завихряне движение. И наистина, в началото на века се състоя в доклада за пресата от откриването на Новосибирск лекари, които експериментално доказа, че кръвта през кръвоносните съдове, движещи се вихри.

В 50-те години на миналия век експерименти [6] е доказано в аеродинамичен тунел, птиците създават тяга и повдигаща сила, в резултат, когато става пляска надолу, а в хода на нагоре. В този случай, високоскоростен снимките показват, че в края на инсулт определени птици по някаква причина рязко се понижи перата на полетите на крилете им. И само тогава, когато те издигне вълна от пера до предишната позиция, съответстваща на една вълна надолу. Фиг. 5 (взета от [6]), които крилата са повдигнати нагоре напълно готов за ход надолу (създаден съответния ъгъл на атака).

Фигура 5. полет на гълъб.

В 8-мо място се понижава не само перата на полета, но крилото се наведе дори в своята връзка. Референтен могат да бъдат направени [1], което показва, че ъгълът между крилото и корпуса на въздухоплавателното средство Taylor вихри постоянно настоящото. Същият се образува вихър и птиците. Рязка промяна в позицията на птиците перата на крилете увеличи вихър. Образуването на вихър е еластична. И птици остава само летателни пера на крилата отблъснати от вихъра. създавайки по този начин и теглеща сила и вдигане на мощност. След като по телевизията показват снимките на от елита на дивата гъска. И това е ясно се вижда, че повдига гъши тялото на върховете на крилата вееха едно крило след друга. Т.е. същата технология, използвана от други птици.

Ако птиците имат един чифт крила, рибата има само един двигател - опашка. Разберете, че механизмът на отблъскване, когато се движат на опашката в средно положение. Но след това опашката трябва отново отиде в другата крайност позиция. Как тогава рибата създава тяга, когато опашката на движение от центъра към крайните положения?

Мисля, че първите време делфини са били наблюдавани, че кожата им в движение изпълняването вълни. Същата вълна се движат по други рибни люспи. Но природата е пропилян прави нищо. Така че тези вълни да ловят риба веднъж използвани. И използването им е възможно само при наличието на водовъртеж движение. Т.е. Риба трябва да създават вихри. За да създадете вихрите вероятно използвани хрилете, които са по никакъв начин и по никакъв начин оправдани твърда структура. Т.е. движението на хрилете на рибите се създаде вихри от двете страни на тялото му. Мускулести вълни са движени вихри над тялото си. Като се започне от риба вихри се създаде някаква скорост.

Но не може да същия характер не се изважда от един водовъртеж овен две кожи. Експулсирането вихри в тялото на опашката, опашката на риба вълнообразно движение ги отблъскват от вихъра генерирани, допълнително увеличаване на скоростта на неговото движение. За пореден път, телевизорът ще се уверете, че реалността на този механизъм. В едно от зъбните колела са показани с малки асиметрични опашки акула, горната част на която е значително по-дълъг от по-ниската. И при движение по горната част на опашката ясно видими вълни, разпространяващи се през него. Т.е. опашка акули пътуващи вълни са отблъснати от вихри.

1. G. Schlichting. Граница теория слой. "Наука", М. 1969.

4. DV Nalivkin урагани, бури и торнадо. "Наука", Ленинград 1969

5. Boukreev VS Механизмът на образуването на урагани.

6. Biogidrodinamika плуване и летене. М., "Мир", 1980.