Найти тему
Эпонимы и Мы

ЯЧЕЙКИ РЭЛЕЯ - БЕНАРА

Или просто БЕНАРА.

Из курса физики вы помните, что холодные слои воздуха или воды опускаются, а горячие - поднимаются, это явление называется конвекцией. Но задумывались ли вы о том, КАК это происходит? Ну вот стоит перед вами на газовой плите кастрюля с чем-нибудь густым, и то, что снизу, оказывается более горячим, то, что сверху - более холодным, следовательно, эти слои должны поменяться местами. Вопрос всё тот же - КАК всё это будет происходить, по каким правилам?

Оказывается, тут всё довольно сложно и... красиво.

Дело в том, что при небольших значениях перепада температур слои остаются на своих местах, и теплопередача происходит более эффективно посредством теплопроводности, то есть конвекция не возникает.

Но если перепад температур увеличить, то кондуктивный теплоперенос становится неэффективным, и включается механизм конвекции. При этом образуются так называемые конвективные ячейки, каждая из которых которых имеет форму двумерного цилиндра, вращающегося вокруг горизонтальной оси.

Фото с сайта https://studref.com/639773/geografiya/konvektsiya_mantii_zemli
Фото с сайта https://studref.com/639773/geografiya/konvektsiya_mantii_zemli

Более горячая жидкость поднимается вдоль одной стороны цилиндра, а более холодная опускается вдоль противоположной стороны. Наблюдается возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры, то есть равномерно подогреваемой снизу.

Фото с сайта https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D1%87%D0%B5%D0%B9%D0%BA%D0%B8_%D0%91%D0%B5%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B0
Фото с сайта https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D1%87%D0%B5%D0%B9%D0%BA%D0%B8_%D0%91%D0%B5%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B0

Подобные процессы в природе приводят к образованию весьма необычных и очень живописных шестигранных столбчатых скал, которые нередко принимают за творение инопланетян, настолько они не вписываются в понятие "как-то само собой, без вмешательства чьего-либо разума".

Фото с сайта https://www.pinterest.ru/pin/584342120384605206/
Фото с сайта https://www.pinterest.ru/pin/584342120384605206/

Джон Уильям Стретт, третий барон Рэлей (12 ноября 1842 - 30 июня 1919) - британский физик и математик, член Лондонского королевского общества, Иностранный член Французской академии наук.

Фото с сайта https://3.bp.blogspot.com/-quEnzmqrejg/Wavf_8yfs3I/AAAAAAAAjuc/l4a3j2DcwTcbAvQCUbXp8JI05_3DjWZdwCLcBGAs/s1600/02.jpg
Фото с сайта https://3.bp.blogspot.com/-quEnzmqrejg/Wavf_8yfs3I/AAAAAAAAjuc/l4a3j2DcwTcbAvQCUbXp8JI05_3DjWZdwCLcBGAs/s1600/02.jpg

В детстве рос хилым и слабым, из-за чего стал умным и любознательным. Когда вырос, работал в Тринити-колледже, затем Кавендишским профессором Кембриджского университета и директором Кавендишской лаборатории. А потом стал профессором Королевского института Великобритании.

Занимался теорией колебаний, изучал теорию упругости, акустику, оптику, электричество и т.п. Разработал количественный метод возмущений для нахождения собственных частот колебательной системы, мало отличающейся от простой системы с известными собственными частотами. Его именем названо РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЭЛЕЯ - метод, определивший развитие теории случайных чисел - функцию распределения для результирующей амплитуды. Также он ввёл в механику понятие о функции рассеяния (ДИССИПАТИВНАЯ ФУНКЦИЯ РЭЛЕЯ).

Одно из его крупнейших открытий, особенно оцененное сейсмологами - теория упругих возмущений, распространяющихся в твёрдом теле вдоль его свободной границы и затухающих с глубиной (ВОЛНЫ РЭЛЕЯ). 

Что интересно, Рэлей физически объяснил голубой цвет неба, но об этом я расскажу отдельно.

Фото с сайта https://www.researchgate.net/figure/Henri-Benard-Professor-in-Paris_fig2_225427746
Фото с сайта https://www.researchgate.net/figure/Henri-Benard-Professor-in-Paris_fig2_225427746

Анри Клод Бенар (25 октября 1874 – 29 марта 1939) - французский физик. Специализировался на экспериментальной гидродинамике и использовании оптических методов для ее изучения. Учился в одном классе с будущим математиком Анри Лебегом (28 июня 1875 - 26 июня 1941) и будущим физиком Полем Ланжевеном (23 января 1872 – 19 декабря 1946). А учителем у них был физик, будущий лауреат Нобелевской премии Жан Батист Перрен (30 сентября 1870 - 17 апреля 1942).

В общем, каков учитель, таковы и ученики. И наоборот.

Сам Бенар тоже получил степень преподавателя физики и вступил во Французское физическое общество. Изучал поляризацию света (оптическое вращение сахаров), клеточную тепловую конвекцию. Правда, по иронии судьбы, Бенар хоть и раскрыл суть этого процесса, позже он стал скептиком в отношении самой концепции критической разности температур.

Считается, что "избыток скромности" (по его собственным словам ) помешал ему показать результаты своей работы лорду Кельвину в Глазго, а также на более ранней Парижской конференции. В итоге важность исследований Бенара по тепловой конвекции не была по достоинству оценена современниками.

Мораль: скромность - это не всегда хорошо. Особенно в научной среде.