Ефект зворотного водоспаду. Вчені з Піттсбурга навчилися розвертати потік енергії в турбулентності

Десятиліттями фізики були впевнені, що цей хаос працює за суворим розкладом, який ще у 1941 році вирахував Андрій Колмогоров. Суть там проста: у великій воді енергія завжди розпадається від гігантських хвиль до мікроскопічних завихрень, наче каскад водоспаду, що дрібнішає донизу.

Читайте также: Спочатку Western Digital, тепер Sony: глобальний дефіцит пам’яті поглиблюється

Але вчені з Університету Піттсбурга разом із італійськими колегами вирішили провести нове дослідження. Вони знайшли спосіб розвернути енергетичний потік у зворотний бік, змусивши хаос працювати на себе, пише видання SciTechDaily.

Професор Фанг, який очолив це полювання на вихори, підійшов до проблеми як інженер-механік. Він зауважив: якщо змінити саму«геометрію» того, як сили тиснуть на рідину, можна перекроїти і логіку руху енергії.

«Щоб зрозуміти цю абстрактну концепцію на різних масштабах, я переформулював процес енергетичного потоку в механічний процес, заснований на рівняннях Нав’є-Стокса. І оскільки це механічний процес, я міг спробувати повернути його назад, змінивши геометрію між зміщенням і силою», — пояснює Фанг.

Читайте также: Супервулкан Кікай прокидається. Вчені Кобе виявили велетенський резервуар магми під океаном

Щоб довести, що це не просто формули на папері, дослідники змонтували в лабораторії таку собі «електромагнітну ванну». У мілкому резервуарі вони запустили потік і почали збивати його з пантелику масивом металевих стрижнів та магнітним полем. Спеціальні частинки-трасери, що підсвічували рух води, чітко показали фокус: енергія більше не «сипалася» зверху вниз. Вона почала групуватися, перетворюючи дрібне дрижання на потужні, структуровані вихори.

Цей науковий трюк має цілком приземлене, ба навіть життєво важливе застосування. Наприклад, тепер ми могли б очистити узбережжя від бруду без будівництва монструозних дамб.

«Ми з’ясували, що можемо використовувати невеликі фізичні бар’єри довжиною до десяти метрів, щоб впливати на океанські транспортні потоки, які простягаються на кілометри. Це дозволяє змінити напрямок енергетичного каскаду, що суттєво покращить розсіювання стічних вод або інших забруднювачів уздовж берегової лінії», — зазначає професор Фанг.

Читайте также: Ефект підлабузництва. Нейромережі схильні заохочувати небезпечну поведінку людей