Абзац: Полный самый		URL: https://lib.co.ua/old/science/nov_fiz/120.jsp

Вихрь внутри вихря Что такое вихревое движение жидкости или газа - знает каждый из собственного опыта. Вихри встречаются повсюду, и они уже давно стали объектом самого пристального внимания: ведь вихри интересны как фундаментальной физике (например, турбулентной гидродинамике), так и многих прикладным областям: метеорологии, океанологии и другим. И тем не менее, в этой, довольно-таки изученной - по крайней мере, экспериментально - области продолжают возникать новые задачи и эффекты. Один из совсем "свежих" - это поведение компактного, мощного вихря внутри другого вихря, более широкого и более медленного. Серьезные исследования таких систем начались всего пару лет назад, хотя подобные объекты известны достаточно давно: это динамика ураганов и смерчей, это "жизнь" грандиозных вихрей в атмосферах планет-газовых гигантов (знаменитое Большое Красное Пятно Юпитера), и даже образование планетных систем из протопланетарных туманностей. В этой заметке - только ради знакомства с явлением - мы ограничимся кратким перечислением эффектов, наблюдаемых в такой "дважды вихревой" системе. Стоит отметить, что эта область исследований еще очень молода, а потому практически каждый может попытаться поставить свой эксперимент и открыть что-то такое, мимо чего прошли пока еще немногочисленные другие. Один из первых отмеченных эффектов - это взаимодействие компактного вихря с границей "несущего" вихря. Как и все остальное внутри широкого, "несущего" вихря, компактный вихрь будет медленно вращаться вокруг его центра. Однако если он находится близко к границе несущего вихря, он начинает ее искажать, как бы "накручивать" на себя. В результате он создает рядом с собой некий "антивихрь" (т.е. вихрь, вращающийся в противоположном направлении), затем начинает с ним взаимодействовать, и наконец разрушается. Это проиллюстрировано на Рис.1, где показаны несколько моментов эволюции такой системы. (Все рисунки в этой заметке взяты из работы [1].) Степень черноты изображения отражает завихренность потока в данной точке: серый круг - это медленный несущий вихрь, черная точка - компактная область мощной завихренности. Единица времени t, присутствующая на иллюстрации, это период обращения несущего вихря.
 Надо отметить, что здесь изображен случай, когда оба вихря вращались в одну сторону. Интересно было бы посмотреть на эволюцию системы в случае противоположных направлений вращения вихрей... Присутствие нескольких компактных вихрей оказывает стабилизирующее воздействие на всю систему. Рис.2а иллюстрирует, как 6 вихрей, расположенных близко к периферии, вначале порождают антивихри, а затем выталкивают их наружу; при этом сами они приближаются к центру. Заметьте, что образование антивихрей сопровождается расширение серого диска - ведь угловой момент должен сохраняться! Самостабилизация нескольких вихрей может проявляться и иным способом, Рис.2б. Несколько вихрей, расположенных вначале достаточно произвольно, быстро выстраиваются в правильную, устойчивую решетку. Можно даже сказать, что система вихрей кристаллизуется внутри несущего вихря. Учеными высказывается предположение, что такое взаимодействие компактных (не перекрывающихся!) вихрей осуществляется через промежуточное взаимодействие со вращающимся фоном. Заметьте, что здесь появившиеся было антивихри тоже быстро исчезают. Ссылки: D.Durkin and J.Fajans, Phys. Rev. Lett.85 (2000) 4052. http://www.aip.org/physnews/graphics/html/vortices.html - видео-иллюстрации к работе Иванов И.П.
URL: https://lib.co.ua/old/science/nov_fiz/120.jsp