0:00:06.710,0:00:10.550
Вы летите на самолёте,[br]как вдруг ощущаете внезапный толчок.

0:00:10.550,0:00:13.260
За окном вроде бы ничего не происходит,

0:00:13.260,0:00:17.320
но самолёт, а вместе с ним вас[br]и других пассажиров начинает трясти,

0:00:17.320,0:00:21.460
ведь он пролетает через зону[br]турбулентности в атмосфере.

0:00:21.460,0:00:23.929
Вряд ли вас это успокоит,

0:00:23.929,0:00:28.339
но данное явление — одна[br]из неразгаданных тайн физики.

0:00:28.339,0:00:31.283
Спустя почти век[br]с начала изучения турбулентности

0:00:31.283,0:00:34.473
нам удалось получить лишь[br]немного ответов на вопрос о природе

0:00:34.473,0:00:36.823
и влиянии этого явления[br]на окружающий нас мир.

0:00:36.823,0:00:39.583
И тем не менее, турбулентность[br]можно повстречать повсюду,

0:00:39.583,0:00:44.143
и возникает она практически в любой[br]системе, содержащей движущиеся жидкости.

0:00:44.143,0:00:47.313
К ним относятся и поток воздуха[br]в дыхательных путях,

0:00:47.313,0:00:49.663
и циркуляция крови в артериях,

0:00:49.663,0:00:53.073
и даже кофе в чашке,[br]когда вы размешиваете там сахар.

0:00:53.073,0:00:55.313
Турбулентность не только[br]управляет облаками,

0:00:55.313,0:01:00.893
волнами, бьющими о берег,[br]но даже потоками плазмы солнечного ветра.

0:01:00.893,0:01:04.043
Понимание, что в точности[br]представляет собой данное явление,

0:01:04.043,0:01:07.933
будет иметь практическое значение[br]для очень многих аспектов нашей жизни.

0:01:07.933,0:01:09.613
Вот что известно на данный момент.

0:01:09.613,0:01:12.813
Жидкости и газы обычно способны[br]перемещаться двумя способами:

0:01:12.813,0:01:15.933
устойчивым и плавным ламинарным течением

0:01:15.933,0:01:21.253
и турбулентным течением, состоящим[br]из, казалось бы, неупорядоченных вихрей.

0:01:21.253,0:01:23.723
Представьте себе дымящуюся[br]ароматическую палочку.

0:01:23.723,0:01:28.713
Ламинарное течение дыма[br]у его основания плавно и предсказуемо.

0:01:28.713,0:01:30.936
Однако ближе к его верхней части

0:01:30.936,0:01:33.896
дым ускоряется и становится неустойчивым,

0:01:33.896,0:01:38.426
а его движения — хаотичными.

0:01:38.426,0:01:40.336
Это и есть турбулентность в действии,

0:01:40.336,0:01:44.766
и у любого турбулентного движения[br]имеются характерные черты.

0:01:44.766,0:01:48.556
Во-первых, турбулентность всегда хаотична.

0:01:48.556,0:01:50.596
Это не означает, что она случайна.

0:01:50.596,0:01:55.386
Скорее, это значит, что турбулентность[br]чрезвычайно чувствительна к помехам.

0:01:55.386,0:01:57.854
Любое воздействие на неё

0:01:57.854,0:02:01.514
так или иначе в итоге приводит[br]к совершенно различным результатам.

0:02:01.514,0:02:05.094
Поэтому, даже обладая большим объёмом[br]данных о текущем состоянии системы,

0:02:05.094,0:02:09.814
совершенно невозможно[br]предсказать, что в ней произойдёт.

0:02:09.814,0:02:12.242
Ещё одним важным свойством турбулентности

0:02:12.242,0:02:16.562
является различие в масштабах движения,[br]обнаруживаемого в этих потоках.

0:02:16.562,0:02:21.192
В турбулентных потоках существует[br]много течений, называемых вихрями,

0:02:21.192,0:02:25.572
которые похожи на воронки[br]различных размеров и форм.

0:02:25.572,0:02:28.837
Все эти различной величины вихри[br]взаимодействуют друг с другом,

0:02:28.837,0:02:31.227
постепенно распадаясь[br]и уменьшаясь в размерах,

0:02:31.227,0:02:34.887
пока вся кинетическая энергия[br]не перейдёт в тепловую

0:02:34.887,0:02:38.457
в ходе процесса[br]под названием энергетический каскад.

0:02:38.457,0:02:40.817
Так турбулентность проявляется,

0:02:40.817,0:02:42.557
но почему же она происходит?

0:02:42.557,0:02:46.657
На каждую текучую жидкость или газ[br]действуют две противоположные силы —

0:02:46.657,0:02:48.757
инерция и вязкость.

0:02:48.757,0:02:52.167
Инерция — это стремление[br]жидкости продолжать течь,

0:02:52.167,0:02:54.167
что вызывает неустойчивость.

0:02:54.167,0:02:56.817
Вязкость сопротивляется изменениям,

0:02:56.817,0:02:59.877
создавая при этом ламинарное течение.

0:02:59.877,0:03:01.917
У таких густых жидкостей, как мёд,

0:03:01.917,0:03:04.687
вязкость почти всегда преобладает.

0:03:04.687,0:03:09.687
Менее вязкие вещества, такие как вода[br]или воздух, более склонны к инерции,

0:03:09.687,0:03:14.210
которая создаёт неустойчивости,[br]переходящие в турбулентность.

0:03:14.210,0:03:17.410
Положение этого показателя для жидкости[br]в широком диапазоне величин

0:03:17.410,0:03:19.980
называется числом Рейнольдса,

0:03:19.980,0:03:24.230
которое характеризуется отношением[br]инерционных сил к вязким силами трения.

0:03:24.230,0:03:25.940
Чем выше число Рейнольдса,

0:03:25.940,0:03:29.200
тем более вероятно[br]возникновение турбулентности.

0:03:29.200,0:03:31.792
Например, число Рейнольдса

0:03:31.792,0:03:34.512
переливаемого в чашку мёда[br]равно примерно 1.

0:03:34.512,0:03:39.762
А в случае воды число Рейнольдса[br]будет порядка 10 000.

0:03:39.762,0:03:43.265
Число Рейнольдса полезно[br]для понимания простых явлений,

0:03:43.265,0:03:46.595
но малоэффективно[br]во многих других ситуациях.

0:03:46.595,0:03:50.595
Например, на движение воздуха[br]существенно влияют такие факторы,

0:03:50.595,0:03:55.335
как гравитация и вращение Земли.

0:03:55.335,0:04:00.354
Или же возьмите относительно простую[br]турбулентность от зданий или автомобилей.

0:04:00.354,0:04:03.886
Мы можем моделировать эти условия[br]при помощи опытов и эмпирических данных.

0:04:03.886,0:04:08.686
Но физики хотят предсказывать их[br]посредством законов и уравнений

0:04:08.690,0:04:13.790
точно так же, как рассчитывать[br]орбиты планет или электромагнитные поля.

0:04:13.790,0:04:17.535
Большинство учёных считает, что для этого[br]потребуются статистические данные

0:04:17.535,0:04:20.049
и увеличение вычислительных[br]мощностей компьютеров.

0:04:20.049,0:04:23.869
Сверхскоростные компьютерные[br]симуляции турбулентных потоков

0:04:23.869,0:04:27.869
могут помочь определить закономерности,[br]на основании которых можно создать теорию,

0:04:27.869,0:04:33.479
упорядочивающую и унифицирующую прогнозы[br]для различных ситуаций.

0:04:33.479,0:04:37.291
Другие учёные полагают,[br]что данное явление настолько сложно,

0:04:37.291,0:04:41.951
что его полноценная теория[br]никогда не станет возможна.

0:04:41.951,0:04:45.465
Остаётся надеяться, что мы продвинемся[br]в понимании природы турбулентности,

0:04:45.465,0:04:48.556
потому что полное понимание окажет[br]огромное положительное влияние.

0:04:48.556,0:04:51.816
Оно позволит строить более[br]энергоэффективные ветряные электростанции,

0:04:51.816,0:04:55.036
а также лучше противостоять[br]катастрофическим погодным катаклизмам

0:04:55.036,0:04:57.836
или даже научиться отводить ураганы.

0:04:57.836,0:05:03.017
Ну и, конечно же, полёты для миллионов[br]пассажиров станут гораздо приятнее.