Российские математики поняли, как бороться с огненными вихрями

© Иллюстрация РИА Новости . Алина ПолянинаОгненный вихрьОгненный вихрь

МОСКВА, 22 ноя — РИА Новости. Математики из Тюменского государственного университета создали модель, которая полностью отражает динамику реально существующих атмосферных вихрей. Статья о проведенном исследовании опубликована в "Вестнике Тюменского государственного университета".

Магнитные вихри в пленке из силицида марганца
Российские ученые проследили за магнитными вихрями в памяти будущего

Наука давно ищет ответ на вопрос о том, как минимизировать последствия разрушительных явлений природы, в частности огненных вихрей. Поскольку ученые пока не в силах воспроизвести эти явления искусственно, единственным лабораторным способом их изучения выступает математическое численное моделирование. Этот метод помогает не только понимать физические процессы закрученных воздушных потоков, но и создавать рекомендации по их уничтожению с минимальными затратами энергии. Пока, к сожалению, численное моделирование движущейся сплошной среды обычно производится на основе моделей, которые не учитывают, например, ее сжимаемость или вязкость.

Поэтому особый интерес представляет собой способ изучения огненных вихрей, предложенный математиками Тюменского государственного университета. Огненные вихри и торнадо образуются при объединении очагов пожаров в один — воздух нагревается и, закручиваясь, поднимается вверх. Основа нового метода — математическая модель сложных течений воздуха, учитывающая его сжимаемость, вязкость и теплопроводность, а также действие сил тяжести и вращения системы на движение вихря. 

"Последние десять лет мы проводим исследования газовой динамики в рамках единой научной школы под руководством профессора Сергея Баутина. Было проведено много численных и экспериментальных исследований, результаты которых легли в основу новой теории торнадоподобных атмосферных вихрей. Она отличается от всех традиционных тем, что поясняет причины возникновения вихрей и предлагает методы их уничтожения. Можно сказать, что мы приблизились к разгадке одной из тайн природы, связанной с существованием целого ряда красивых и грозных атмосферных явлений", — рассказывает один из авторов работы, старший преподаватель кафедры алгебры и математической логики Тюменского государственного университета Дарья Баранникова.

Но написать уравнение недостаточно, нужно еще найти его решения. И два уже найдены, несмотря на сложность модели. Одно из них — стационарное распределение воздуха в атмосфере Земли. Оно задействовалось при численных расчетах в качестве начальных условий. Найденные приближенные решения описывают возникновение динамических течений воздуха в торнадоподобных атмосферных вихрях. Такое моделирование дает возможность рассчитать параметры (температуру, плотность, давление, скорости и энергию) закрученных потоков во всех точках изучаемого пространства, определить причины их возникновения, источники энергии, направление вращения и перемещения.

Объем выбросов парниковых газов в России за 25 лет сократился почти вдвое
Ученые: уровень СО2 в атмосфере впервые вырос за последние три года

Согласно полученным данным, направление вращения огненных вихрей и торнадо и обычных смерчей противоположно. В Северном полушарии они вращаются по часовой стрелке, а в Южном — против. Это связано с действием силы инерции Кориолиса на особенности течения воздуха в подобных природных явлениях.

© AP Photo / StormChasingVideo.comТорнадо в штате Небраска, США, 17 июня 2014
Торнадо в штате Небраска, США, 17 июня 2014

Сила Кориолиса не является "настоящей" силой, задействованной в законах механики. Ее вводят для удобства рассмотрения динамических систем. Возьмем диск и бросим шарик так, чтобы тот покатился к центру, — он будет двигаться по прямой. Но если диск начать вращать и снова бросить шарик в центр, траектория последнего станет кривой. Сила Кориолиса  описывает такое изменение траектории, вызванное вращением.

Для Северного полушария действие силы Кориолиса на радиальный поток воздуха, расходящийся от области нагрева, приводит к отклонению всех его частиц вправо от направления движения. В результате все частицы воздуха начинают двигаться по спиралям, закрученным по ходу часовой стрелки.

© Иллюстрация РИА Новости . Алина ПолянинаФормирование траектории движения потока воздуха
Формирование траектории движения потока воздуха

Причинами такого поведения теплового вихря ученые называют общие законы природы. Локальный нагрев и локальные перепады температур образуют перепады давления, в результате чего воздух, как сплошная сжимаемая теплопроводная среда, начинает движение. Это сложное и нестационарное течение подчиняется законам термодинамики, на которые накладывается действие силы тяжести и силы Кориолиса. Согласно численным расчетам, тепловой вихрь появляется без принудительной внешней закрутки и перемещается вдоль горизонтальной поверхности, меняя форму и размер. Принципиально важно, что он изменяет их в полном соответствии с природными огненными вихрями.

 

 

 

 

 

 

РИА Наука
Комментарии
3 пользователя оставили 4 комментария
Гравитационное поле имеет не только скалярный потенциал (нормальную составляющую), но и векторный потенциал (вихревую составляющую) rot A ≠ 0, а генератором вихрей является grad r - градиент плотности. Вертикальный градиент плотности вызывает тангенциальные силы, приводящий различные среды к вращению в горизонтальной плоскости, а горизонтальный градиент плотности вызывает их вертикальные движения (подъём, погружение). Это фундаментальное свойство гравитационного поля.
Во всех пограничных слоях разных сред (оболочек Земли) существует скачёк плотности, который активизирует (генерирует) тангенциальные силы гравитационного поля, а те в свою очередь формируют вихревые потоки. Менее плотные верхние слои плывут по нижним слоям с вращением по часовой стрелке, формируя антициклонический вихрь. Движение этих потоков осложняется рельефом нижнего более плотного слоя. Такие потоки - придонные течения существуют в атмосфере, реках, озёрах, морях и океанах
Причиной появления (действия) силы Кориолиса является не вращение Земли, а тангенциальная составляющая гравитационного поля, которая всегда существуют, но начинают действовать (работать) при появлении вертикального градиента плотности. Это можно подтвердить с помощью простого примера. В ясную морозную погоду, когда влажность воздуха минимальна, а его плотность максимальная дым поднимаясь из печной трубы буквально вкручивается в воздух, но если на следующий день при повышение температуры, а значит и влажности воздуха, плотности их становятся близкими, то он (дым) стелется по земле успевая только чуть подняться над трубой. Это говорит о том, что причиной такого поведения дыма является разность плотности дыма и воздуха, чем она больше, тем с большей скоростью и выше поднимается дым из трубы. Во всех пограничных слоях разных сред (оболочек Земли) существует скачёк плотности, который активизирует (генерирует) тангенциальные силы гравитационного поля, а те в свою очередь формируют вихревые потоки. Верхние менее плотные слои плывут по нижним с вращением по часовой стрелке формируя антициклонический вихрь. Движение этих потоков осложняется рельефом нижнего более плотного слоя. Такие потоки - придонные течения существуют в атмосфере, реках, озёрах, морях и океанах.
Столько лет во всех учебниках и справочниках закрутку циклонов объясняют кориолисовой силой, и хоть бы кто из учёных удосужился проверить, а так ли на самом деле? Ведь никто ещё из них не обратил внимания, что циклоны на Земле закручиваются не в ту сторону, в какую должны бы под действием силы Кориолиса. В северном полушарии они вращаются против часовой стрелки, а по теории должны вращаться по часовой. В южном вращаются по часовой, а должны против!
"Согласно полученным данным, направление вращения огненных вихрей и торнадо и обычных смерчей противоположно. В Северном полушарии они вращаются по часовой стрелке, а в Южном — против. "

Это заблуждение давно опровергнуто, как и с закручиванием воды. Пылевики и огненные вихри не настолько большие, чтобы на них могла повлиять кориолисова сила. Направление вращения складывается в начальный момент случайным образом, достаточно малейшей нестабильности. Потом вращение усиливается, и направление уже не меняется. Для циклонов это справедливо, так как там большая масса и размеры в тысячи км.
Кроме того, смерчи и огненные вихри нельзя приравнивать. При смерче процесс начинается наверху, и развивается сверху вних. Пылевики и огневихри развиваются, когда нагретый воздух быстро поднимается от земли. Это принципиально разные явления.
Ради БОГА, главное не давайте эти знания США, они снова будут использовать их во вред, как оружие, у них есть ХАРП и они с его помощью могут создавать разные воздушне явления и не только.
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена