Объяснение шестиугольника на Сатурне

Автор Кенгуру, 26.05.2008 04:20:51

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

Кенгуру



ЦитатаФизика 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.



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.



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?
http://goo.gl/vbKbqn">Самообеспечивающаяся станция-сфера с центрифугой Будущее за независимыми от Земли станциями добывающими полезные ископаемые на астероидах http://goo.gl/KNfIuz">Материалы

sol

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
Массаракш!

Жизнь - это падение в пропасть неизвестной глубины и заполненную туманом.

mihalchuk

Цитатапо 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.

Кенгуру

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.
http://goo.gl/vbKbqn">Самообеспечивающаяся станция-сфера с центрифугой Будущее за независимыми от Земли станциями добывающими полезные ископаемые на астероидах http://goo.gl/KNfIuz">Материалы

ronatu

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
Когда жизнь экзаменует - первыми сдают нервы.

Виктор Левашов

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:

ronatu

Цитата.....Значит можно предположить, что шестиугольник на Сатурне твердый  :shock:

HeeeeeT
OH CAMOnoggep>kuBai0w,uu'cR.......
Когда жизнь экзаменует - первыми сдают нервы.

Dude

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.

KBOB

ЦитатаДумаю, 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.
Россия больше чем Плутон.

Dude

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.

sol

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:
Массаракш!

Жизнь - это падение в пропасть неизвестной глубины и заполненную туманом.

Dude

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

Dims

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.
Димс

mihalchuk

ЦитатаАга, 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?

Кенгуру

Цитатавозьмите 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?
http://goo.gl/vbKbqn">Самообеспечивающаяся станция-сфера с центрифугой Будущее за независимыми от Земли станциями добывающими полезные ископаемые на астероидах http://goo.gl/KNfIuz">Материалы

Кенгуру

ЦитатаПочему 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 чисто случайно.


Цитатаи 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?
http://goo.gl/vbKbqn">Самообеспечивающаяся станция-сфера с центрифугой Будущее за независимыми от Земли станциями добывающими полезные ископаемые на астероидах http://goo.gl/KNfIuz">Материалы

KBOB

ЦитатаДумаю, имелась ввиду теорема Томсона(лорда Кельвина) о сохранении скорости циркуляции среды.
Чё за теорема?
Россия больше чем Плутон.

Dude

Цитата
ЦитатаДумаю, имелась ввиду теорема Томсона(лорда Кельвина) о сохранении скорости циркуляции среды.
Чё за теорема?

Цитатаhttp://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.