У турбулентному потоці поведінка однакових об’єктів абсолютно непередбачувано

Рух в турбулентному потоці приносить безліч сюрпризів. І поведінка однакових об’єктів в ньому абсолютно непередбачувано — показують недавні дослідження американських вчених.

Резонно припустити, що два автомобіліста, стартуючи з однієї точки з однаковою швидкістю і рухається в одному напрямку, опиняться в одному місці на фініші. Професор Грегорі Эйинк з Університету Джона Хопкінса, який займається математичною фізикою, стверджує, що це правило не виконується для двох однакових об’єктів, коли рух відбувається в турбулентному потоці рідини. Перевіряючи свої прогнози за допомогою комп’ютерних моделей, він виявив, що дві однакові маленькі намистинки, кинуті в одне і те ж місце турбулентного потоку, опиняться в різних місцях, причому, результати руху передбачити неможливо. «Висновок досить несподіваний. Уявіть, що я стріляю в мішень, але кожен раз куля летить в іншому напрямку», — дивується Эйинк. — Вся справа — в турбулентності потоку, такий рух рідини можна спостерігати в аэрированном потоці або вздымающейся вулканічній лаві».

Щоб прорахувати поведінку об’єктів в такій рідині, Эйинк використовував комп’ютерну модель або віртуальний потік, створений колегами. В одне місце цього «потоку» вчений вкинув віртуальні намистини, які стали вільно дрейфувати в межах віртуальної рідини. Потім в різних місцях потоку їх почали безладно «підштовхувати». Як і слід було очікувати, в потоці частки рухалися в непередбачуваному напрямку. «Дивно, — каже Эйинк, — коли поштовхи ставали все більш слабкими, частинки продовжували рухатися безладно різними шляхами. Зрештою, комп’ютерний експеримент показав, що намистинки будуть переміщатися по різних траєкторіях, навіть якщо поштовхи припинити зовсім.

Це явище називають спонтанної стохастичностью, коли об’єкти в турбулентному потоці, навіть якщо вони ідентичні і починають рух з одного місця, виявляються в нестабільному положенні. Саме так можуть себе вести не тільки субатомні частинки, але і грудочки сажі та пилу, переносимі турбулентними потоками.

Робота вченого може допомогти в розгадки того, що відбувається в земних надрах, де, можливо, саме турбулентні потоки розплавленого металу генерують магнітне поле планети, а також до розуміння того, що відбувається на Сонці під час потужних магнітних спалахів. За словами Эйинка, магнітні силові лінії рухомої намагніченої рідини, якщо турбулентний потік, виявляються хаотичними, що суперечить принципу «вмороженностью» магнітного поля.

Автор: Ольга Баклицкая
Джерело: www.nkj.ru

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *