Физики разрешили 80-летний парадокс самой загадочной формы движения

Ученые из Окинавского института науки и технологий доказали, что знаменитая теория турбулентности, предложенная Андреем Колмогоровым, универсальна – вопреки тому, что считалось десятилетиями, сообщает Zakon.kz.

Как говорится в журнале Science Advance, турбулентные потоки проходят от облаков и океанских течений до струй кофе в чашке. Их поведение описывается простыми уравнениями, но предсказать, как они будут вести себя, чрезвычайно сложно.

Для физиков турбулентность остается одной из самых загадочных форм движения вещества. Ученый Колмогоров в 1941 году предложил элегантную модель – энергетический каскад. Когда, например, вы размешиваете воду ложкой, создается крупный вихрь, который распадается на все более мелкие – до тех пор, пока энергия не превращается в тепло.

По этой теории энергия должна распределяться по универсальному закону – "-5/3", который наблюдается почти во всех турбулентных потоках. Однако одно исключение не давало физикам покоя десятилетиями – потоки Тейлора-Куэтта, возникающие между двумя вращающимися цилиндрами.

Эти простые в лабораторных условиях системы почему-то не подчинялись универсальному закону Колмогорова. Теперь исследователи, после девяти лет работы над уникальной экспериментальной установкой, доказали, что Колмогоров был прав и здесь.

Созданная установка позволяет вращать цилиндры со скоростью тысячи оборотов в минуту и измерять мельчайшие вихри в жидкости при экстремальных значениях числа Рейнольдса – показателя "хаотичности" потока. Это открытие снимает одно из старейших противоречий в теории турбулентности и открывает новые возможности для изучения сложных потоков – от погоды и океанов до процессов в протопланетных дисках.

Ранее тайну рождения Луны раскрыли ученые Австралии.