Теоретическая физика помогает сделать точнее прогнозы погоды

Теоретическая физика помогает сделать точнее прогнозы погоды

В Лаборатории теоретической физики ОИЯИ проводятся исследования турбулентных движений в жидкостях и газах. Эти работы помогают узнать законы, которым подчиняются многие природные явления. Сделать более точными прогнозы погоды, рассчитать траекторию промышленных выбросов и глубже понять многие другие процессы возможно при помощи сложных уравнений.

Подробнее на сайте ОИЯИ: http://www.jinr.ru/posts/teoreticheskaya-fizika-pomog..

Течения в жидкостях и газах бывают двух основных видов: турбулентные: хаотические, вихревые – и ламинарные: продвигающиеся послойно, без перемешивания. Если движения второго рода упорядочены, и их траекторию легко определить, то в случае с турбулентными течениями все непросто, и предугадать, в каком месте и какое количество газа или жидкости будет находиться через некоторый промежуток времени, можно только приближенно.

Турбулентность описывает целый класс явлений в атмосфере и гидросфере нашей планеты: ветры и морские течения, волны, торнадо и цунами, дрейф мусорных пятен в Мировом океане и т. д. Даже кровь может течь по жилам как ламинарно (обычно в условиях физиологического покоя), так и турбулентно – при сужении или расширении кровеносного сосуда, изменении вязкости крови, а также при образовании бляшек в артерии или вене.

Коллектив ученых методами квантовой теории поля исследовал классические системы турбулентности, в результате чего получил множество новых нетривиальных результатов: был рассчитан спектр энергии и объяснено существование перемежаемости, или фрактальности. Доказано, что турбулентность как бы «мерцает»: в ней бывают островки ламинарности, которые исчезают в одном месте и появляются в другом. Чередование таких ламинарных участков с хаосом называется перемежаемостью, или фрактальностью (мультифрактальностью). Еще один яркий результат – изучение зависимости скорости протекания химических реакций в сложной турбулентной среде.