FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Исследование учёных МГУ поможет уточнить модели циркуляции атмосферы Земли

Ученые из Института механики МГУ имени М.В.Ломоносова экспериментально выяснили, как случайные колебания скорости вращения, или шумы, влияют на количество вихрей в сферическом течении Куэтта. Оказалось, что между уровнем шума и режимом течения существует сложная нелинейная связь. Знания об этом явлении помогут строить более точные модели природных течений, в том числе циркуляции атмосферы Земли. Результаты работы опубликованы в журнале Chaos.

Сферическое течение Куэтта — это течение жидкости в сферическом слое, вызванное вращением его границ. В лабораторных условиях его изучают на установке из двух прозрачных сфер: внешняя, как правило, остается неподвижной, а внутренняя вращается с заданной скоростью. Такая модель позволяет описывать крупномасштабные движения атмосферы, океанов и мантии Земли, вызванные вращением планеты. Все эти природные процессы обычно являются турбулентными. Первым шагом на пути к турбулентности является потеря устойчивости стационарного течения, в результате чего в потоке жидкости или газа самопроизвольно возникают вихри. Что влияет на устойчивость и определяет дальнейший режим течения (например, количество вихрей в нем)? Ответив на этот вопрос, ученые смогут более точно предсказывать изменения климата на Земле.

Режим течения Куэтта определяется предысторией его развития, в том числе величиной ускорения, с которым изменяется скорость вращения внутренней сферы. Именно от величины ускорения зависит, образуется в течении три вихря или четыре. Но в природных процессах не существует ни постоянных скоростей вращения, ни постоянных ускорений, в них всегда присутствуют случайные отклонения. В новом эксперименте исследователи из Института механики МГУ решили проверить, как на режим течения влияют случайные колебания в скорости вращения, или шумы. Экспериментаторы специально усиливали шумы, чтобы увидеть, что произойдет с течением. Определять число вихрей в жидкости можно было как невооруженным глазом (для визуализации использовались частицы алюминиевой пыли), так и по измерениям скорости течения с помощью лазерного допплеровского анемометра.

Результаты эксперимента оказались сложнее, чем могли предположить исследователи. Между случайными помехами и режимом течения жидкости действительно есть зависимость, но она является нелинейной. Когда шумы, вносимые учеными, были невелики, в течении оставалось три вихря, как и при отсутствии дополнительного шума. При большом уровне шума влияние ускорения «забывалось», и в течении образовывалось четыре вихря. Но самым интересным оказалось влияние шумов средней амплитуды. В этом случае количество вихрей зависит как от величины ускорения, так и от величины шума, и эта зависимость нелинейная.

«Нам еще предстоит узнать, как именно шумы средней амплитуды воздействуют на течение, — рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Института механики Дмитрий Жиленко. — Это поможет оценить влияние шумов на процессы в природных объектах: в пульсарах, в атмосфере Земли и других планет. К примеру, случайные колебания в притоке солнечного тепла в атмосферу, как полагают некоторые исследователи, могут менять элементы атмосферной циркуляции: ячейки Гадлея, Ферреля и полярные. Такие ячейки представляют собой “кольца” с замкнутой циркуляцией воздуха, и от циркуляции атмосферы в них напрямую зависит климат на всей планете».

Работа выполнена совместно с учеными из Уральского федерального университета, Университета Хельсинки и Оксфордского университета. Зарубежные соавторы статьи принимали участие в обработке и обсуждении результатов эксперимента.

Фото: Экспериментальная установка для моделирования сферического течения Куэтта

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Мурмурация птиц

Удивительное природное явление, когда тысячи птиц сбиваются в громадные стаи, которые динамически формируются в удивительные небесные фигуры, постоянно сжимаясь и разжимаясь, называют мурмурацией.

Стекло гибкое, металлическое

Участники международного проекта – учёные Московского института стали и сплавов и их японские коллеги из Университета Тохоку. Возглавляет коллектив исследователей профессор Дмитрий Лузгин.

Ученые МГУ исследовали, как старение «мешает» почкам восстанавливаться

Ученые МГУ исследовали, как старение

Иногда они возвращаются...

Теперь так можно сказать и о магнитофонных кассетах, причем возвращение, похоже, будет массовым. Как никогда растет потребность в носителях для хранения гигантских объемов информации.

Физики изучили проблему идентификации бозона Хиггса