Российские физики раскрыли механизм устойчивых вихрей в атмосфере и океане
Профессор Сергей Вергелес и его коллега Леон Огородников из НИУ ВШЭ создали математическую модель, описывающую возникновение когерентных вихрей — закрученных потоков в быстро вращающейся жидкости или газе.
Циклоны, антициклоны, океанические течения — всё это гигантские вихри. Они формируют погоду, влияют на климат, определяют жизнь миллиардов людей. Но как именно они возникают и почему не распадаются? Ответ нашли российские физики.
Исследователи из НИУ ВШЭ создали математическую модель, описывающую процесс возникновения так называемых устойчивых когерентных вихрей — огромных закрученных потоков в быстро вращающейся жидкости или газе. Новая разработка поможет точнее моделировать их поведение, сообщила пресс-служба вуза.
В атмосфере такие вихревые структуры хорошо видны в циклонах и антициклонах — облака собираются в спиралевидные рукава, образуя плотные протяжённые области. Однако поведение этих вихрей до сих пор оставалось слабо изученным. Профессор Сергей Вергелес и его коллега Леон Огородников предложили подход, позволяющий заглянуть внутрь этих процессов.
Учёные определили, как связаны между собой три разных скорости движения частиц внутри вихря: движение от оси, по кругу вокруг оси и вдоль оси. Оказалось, что скорости в точках, расположенных вдоль одной дуги вихря, остаются связанными даже на больших расстояниях. При этом в направлении от центра вихря эта связь быстро ослабевает. Это объясняет, почему спирали облаков в циклонах такие длинные и устойчивые.
Выявленные зависимости объясняют формирование спиралей из облаков и другие процессы, протекающие внутри циклонов, антициклонов и океанических течений. В атмосфере и гидросфере Земли протекает множество различных турбулентных процессов. Отследить движение каждой частицы невозможно, поэтому исследователи описывают их через усреднённые характеристики. Новая модель даёт более точное представление о том, как на самом деле движутся воздушные и водные массы.
Но самое интересное — впереди. По мнению учёных, схожие формы устойчивых вихрей могут возникать и на других планетах. Большое красное пятно Юпитера? Вихри в атмосфере Венеры? Пылевые бури на Марсе? Их изучение поможет лучше понимать процессы, которые протекают на Марсе, Венере и недавно открытых мирах за пределами Солнечной системы.
