(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/3839.jpg)
ЦитироватьФизика в ведре
Автор: Галактион Андреев
Опубликовано 20 мая 2008 года
Простые и изящные эксперименты, прямо подтвердившие доказанную 124 года тому назад первооткрывателем электрона Дж. Дж. Томсоном теорему об устойчивости кольца вихрей, провели ученые из Университета Конкордии в Монреале. Впрочем, очень похожие эксперименты практически одновременно выполнили физики из Датского технического университета в Копенгагене. Ну а если покопаться в литературе, то, вполне вероятно, отыщется статья, в которой нечто похожее уже делали с полвека тому назад.
В начале научной карьеры сэра Джозефа Джона Томсона в моде была теория, согласно которой атомы и молекулы - это просто вихри или их комбинации в заполняющем все пространство эфире. С открытием электрона, а затем и других элементарных частиц о теории вихрей благополучно забыли, но некоторые ее нетривиальные результаты все же оказались полезны.
(http://www.computerra.ru/upload/182/water-1.jpg)
Дело в том, что если взглянуть на южный полюс Земли из космоса, то порой можно стать свидетелем странной картины. Скопившаяся в верхних слоях атмосферы плотная пелена облаков увлекается вращением планеты и образует замысловатые вихри. Центр у них всегда круглый, а вот края иногда принимают форму правильного многоугольника с числом углов до шести. Подобные многоугольники иногда возникают в центрах ураганов, шестиугольный вихрь прописался на северном полюсе Сатурна, а в центре спиральной галактики NGC 598 астрономы наблюдают треугольную конструкцию. Но никто никогда не видал семиугольника или фигуры с большим числом углов. Так и должно быть. Это запрещает теорема Томсона, утверждающая, что образования из семи и большего числа вихрей неустойчивы.
Но полюс полюсом, а хотелось бы "пощупать" вихри в лаборатории. Это и проделали канадские физики на простой установке из прозрачного ведра с вращающимся дном. Воды наливали немного - так, чтобы центробежные силы оттесняли воду к краям, а центр становился сухим. Скорость вращения дна постепенно увеличивали, а процесс снимали на цифровую камеру.
(http://www.computerra.ru/upload/182/water-3.jpg)
Как и ожидалось, сначала вихрь в ведре был круглым, а затем, по мере увеличения скорости, как и предсказывает теория, возникал 3-, 4-, 5- и, наконец, 6-угольник из вихрей. Шестиугольник был чрезвычайно устойчив, а семиугольник никогда не наблюдался. Похожие результаты получили в Дании, но там воды не жалели и попутно изучили, что изменяется в зависимости от глубины.
Ученые решили не останавливаться на достигнутом и заняться уточнением теории, а также численным моделированием процесса образования вихрей. Благо ведро, в отличие от полюса, всегда под рукой и проверить результаты расчетов будет совсем нетрудно.
http://www.computerra.ru/magazine/357574/
Кто-нибудь "на пальцах" может объяснить, почему шесть - устойчиво, а, например, восемь - нет?
по той же причине, что определяет ограниченое число правильных многогранников (тетраэдр, куб, додекаэдр, икосаэдр и... не помню, что там еще...)
тема в резонансах - число гармоник должно быть кратным по циклу - тогда сисема сама себя поддерживает
Цитироватьпо той же причине, что определяет ограниченое число правильных многогранников (тетраэдр, куб, додекаэдр, икосаэдр и... не помню, что там еще...)
тема в резонансах - число гармоник должно быть кратным по циклу - тогда сисема сама себя поддерживает
Честно говоря, не понял объяснения, не очевидна связь между такими прцессами и объёмными правильными фигурами. Насчёт того, почему не встречается число граней больше шести, рискну сделать примитивное предположение: сторона грани не должна быть короче радиуса объекта.
Тоже не понял связи между плоскими вихнями и объёмными фигурами.
Откуда вообще каждый отдельный вихрь "знает", сколько таких же как он всего? Шесть или семь. Угол в 60 градусов или в 51 градус. На глаз можно и не заметить разницы.
PuckHy cka3aTb 4To o6'bcHeHuR Hago uckaTb B 6a/\aHce cu/\[/size]:
- u,eHTpo6e>kHbIx
- rpaBuTau,uoHHbIx
- noBepxHocTHoro HaTR>keHuR u
- Mo/\eky/\RpHbIx... :P
Почему именно 6-угольник - причину не знаю. Но предполагаю, что она таже, что делает пчелиные медовые соты в виде правильных 6-угольников - пчёлы геометрию не знают :) , и размещает галактические скопленя в углах правильных 6-угольников в нашей метагалактике.
Да, забыл :oops: Снежинки ведь тоже в правильный 6-угольник вписываются :?
Во всех случаях, вначале подвижаня система находит положение равновесия сил и застывает.
Значит можно предположить, что шестиугольник на Сатурне твердый :shock:
Цитировать.....Значит можно предположить, что шестиугольник на Сатурне твердый :shock:
HeeeeeT
OH CAMOnoggep>kuBai0w,uu'cR.......
Думаю, имелась ввиду теорема Томсона(лорда Кельвина) о сохранении скорости циркуляции среды. Ее следствия говорят, что число вихрей в вихре, это они искривляют "выдавливают" центральное круговое движение среды образуя видимость многоугольника - будет целым, "полвихря" не бывает. Насчет сакральности числа шесть, я что-то не припоминаю такого, думаю число вихрей банально зависит от числа Рейнольдса для этой среды.
ЦитироватьДумаю, имелась ввиду теорема Томпсона(лорда Кельвина) о сохранении скорости циркуляции среды. Ее следствия говорят, что число вихрей в вихре, это они искривляют "выдавливают" центральное круговое движение среды образуя видимость многоугольника - будет целым. Насчет сакральности числа шесть, я что-то не припоминаю такого, думаю число вихрей банально зависит от числа Рейнольдса для этой среды.
Это так называемая ячека Бенара - структура в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры, т.е. равномерно подогреваемой снизу.
Ячейки Рэлея-Бенара являются одним из стандартных примеров самоорганизации.
Управляющим параметром самоорганизации служит градиент температуры. Вследствие подогрева в первоначально однородном слое жидкости начинается диффузия. При преодолении некоторого критического значения градиента, диффузия не успевает привести к однородному распределению температуры по объёму. Возникают цилиндрические валы, вращающиеся навстречу друг другу (как сцепленные шестеренки). При определенных граничных условиях и вязкости жидкости образуются ячейки правильной гексагональной формы, внутри которых жидкость поднимается по центру и опускается по граням ячейки. При увеличении градиента температуры возникает второй критический переход. Для ускорения диффузии каждый вал распадаются на два вала меньшего размера. При дальнейшем увеличении управляющего параметра валы дробятся и в пределе возникает турбулентный хаос.
Ячеястая структура Бенара в природных условиях возникают, не только в атмосфере и гидросфере, а также образует характерный микрорельеф земной поверхности. А может не только земной а и марсианской!
http://www.ufn.ru/ufn47/ufn47_4/Russian/r474c.pdf
На фото в центре видна гексагональная ячека Бенара, которую окружают цилиндрические валы. Возможно образование такой труктуры связано с тем, что недра Сатурна горячее поверности, а влиянии силы Криолиса в полярной области принебрежимо мало.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/3839.jpg)
Абсурд, ибо ячейки Бенара, по одной не встречаются. Их форма обусловлена граничными условиями создаваемыми соседними ячейками.
Кроме того для многовихревой циркуляции необязательно что-то подогревать, она образуется в любой среде подверженной квантованию.
Сохранение циркуляции скорости это первичное свойство взаимодействия материи.
возьмите шары бильярдные
и монослоем уложите на стол
вы сразу увидите ШЕСТИугольность в получившемся раскладе
и уж никак не семиугшольность (если шары одинаковые)
На Сатурне имеем просто результат самоупорядочившихся сейсмоциклонов :)
:) И - прошу заметить - циркуляция вектора равна потоку ротора
Стокса еще никто не отменял! :evil:
Я забыл, это съемка в ИК-диапазоне или просто так раскрасили?
Ага, нашел, съемка в ИК, и эта штука глубиной в 100 км.
Вот она в динамике (4мб)
http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/videos/movies/PIA09187.mov
Мне тоже кажется, что пчелиные соты и конвекционные ячейки -- это из другой оперы. Между собой они связаны, а вот с шестиугольником на полюсе Сатурна -- вряд ли.
ЦитироватьАга, нашел, съемка в ИК, и эта штука глубиной в 100 км.
Вот она в динамике (4мб)
http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/videos/movies/PIA09187.mov
Э, да это головка болта вращается заметно медленнее облаков. Может, всё-таки снежинка?
Цитироватьвозьмите шары бильярдные
и монослоем уложите на стол
вы сразу увидите ШЕСТИугольность в получившемся раскладе
Это если все шары одинаковые. И если будет один центральный, а у них пустота в центре образуется.
И вообще почему шары? Разве вихри шарообразные? Может лучше тогда говорить о, скажем, шашках?
ЦитироватьПочему именно 6-угольник - причину не знаю. Но предполагаю, что она таже, что делает пчелиные медовые соты в виде правильных 6-угольников - пчёлы геометрию не знают :) ,
Почему не знают то? Ещё скажите, что пауки не знают геометрии, а плетут вот такое вот (http://www.sharemation.com/mohsenh/Images/Cannon%20Digital/Spider.jpg) чисто случайно.
Цитироватьи размещает галактические скопленя в углах правильных 6-угольников в нашей метагалактике.
Да, забыл :oops: Снежинки ведь тоже в правильный 6-угольник вписываются :?
Разве? Какой источник информации?
ЦитироватьДумаю, имелась ввиду теорема Томсона(лорда Кельвина) о сохранении скорости циркуляции среды.
Чё за теорема?
ЦитироватьЦитироватьДумаю, имелась ввиду теорема Томсона(лорда Кельвина) о сохранении скорости циркуляции среды.
Чё за теорема?
Цитироватьhttp://en.wikipedia.org/wiki/Kelvin's_circulation_theorem
Хотя допускаю, что в статье говорилось про какую-то другую теорему о динамической нестабильности у вихрей. Там действительно могут быть какие-то ограничения на число и размер вихрей в стабильной системе.