Исследователи из Института гидродинамики имени Лаврентьева СО РАН создали экспериментальную установку для изучения поведения вращающихся стратифицированных жидкостей — систем, в которых плотность меняется с глубиной. Такие процессы лежат в основе формирования океанических течений, атмосферных вихрей и других крупномасштабных геофизических явлений, связанных с гидро- и аэродинамикой.
Установка представляет собой вращающуюся платформу с жидкостью, оснащенную системой датчиков. Она позволяет воспроизводить процессы, которые в природе происходят в океанах, атмосфере и даже внутри планет, в их мантии. Прибор был разработан и изготовлен в Новосибирске.
Океан играет ключевую роль в формировании земного климата. В отличие от атмосферы, для анализа которой достаточно данных за несколько месяцев, океан реагирует значительно медленнее. Для корректного моделирования его циркуляции необходимо учитывать процессы на временных масштабах до нескольких тысяч лет.
Особый интерес для исследователей представляют так называемые «линзы» промежуточной плотности — слои воды, которые распространяются вдоль границ резкого изменения удельного веса воды. Они могут переносить тепло, питательные вещества и другие компоненты водной среды, однако в традиционных моделях течений их влияние часто недооценивается.
От океанов Земли до вихрей Юпитера
Новая установка позволяет изучать не только океаническую циркуляцию Земли, но и явления на других небесных телах. С ее помощью можно моделировать вихревые структуры, подобные тем, что наблюдаются у полюсов и в экваториальной зоне Юпитера, а также исследовать инерционные волны, возникающие в различных астрофизических системах.
По словам специалистов, подобные модели помогают выделить ключевые физические закономерности в чрезвычайно сложных природных процессах. Полученные результаты затем используются в более крупных климатических моделях, разрабатываемых в России.
Исследования вращающихся жидкостей важно не только в геофизике и планетологии, но и в промышленности — например, при выращивании кристаллов и производстве полупроводников.
Мы создаем простые механические модели очень сложных природных систем, чтобы выявить их ключевые физические закономерности.Евгений Ерманюк
Жидкости — это не только океан, дождь и магма. Коты благодаря уникальной анатомии — тоже почти что жидкость. О том, как благодаря котам за 100 лет квантовые аномалии стали основой современных технологий, читайте материал Hi-Tech Mail.