Ветер становится ураганным от аэрозольного слоя над поверхностью океана - Гранит науки - 2005-07-27

Математическая модель, построенная российско-американской группой ученых, показывает, что ветер становится ураганным от аэрозольного слоя над поверхностью океана

Согласно исследованию, опубликованному в он-лайновой версии Трудов Национальной Академии Наук (Proceedings of the National Academy of Sciences) профессором математики в Калифорнийском Университете Беркли (University of California, Berkeley) Александром Хориным (Alexander Chorin), его коллегой из лаборатории Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) Григорием Баренблатом (Grigory Barenblatt) и Валерием Простокишиным из Института Океанологии им. П.П. Ширшова РАН, капли воды над водной гладью служат смазкой для вихревых потоков ураганного ветра и циклонов, и именно они обеспечивают скорость ветра до 320 километров в час. Без этого смазывающего эффекта спрея скорость ветра не превышала бы 40 км в час. За последнее десятилетие эти 3 математика создали группу уравнений, описывающих турбулентность в жидкостях и нашедших применение в решении многих практических проблем. Турбулентность замедляет течение жидкостей или газов, поскольку создает вихри и воронки. Как говорит профессор Хорин, «турбулентность вообще - вещь хорошая», к примеру, без турбулентности река Миссисипи в своем устье текла бы со сверхзвуковой скоростью.

Турбулентность нужна для увеличения трения. Но уравнения Хорина-Баренблата-Простокишина, если их приложить к скоплениям водных капель между воздухом и поверхностью воды, предсказывают, что крупные капли, отрывающиеся от гребня волны, подавляют турбулентность в воздухе над океаном, а без турбулентности трение между воздухом и водой уменьшается в тысячу раз, что приводит к 8-кратному увеличению скорости ветра. Чем меньше капли, тем слабее они подавляют турбулентность, и, по словам авторов, «если создать детергент, поверхностно активное вещество, уменьшающее размер капель, то можно остановить ураган». Математики из Беркли приводят исторические примеры, когда матросы брали с собой масло, которое они выливали на воду при волнении и останавливали таким образом шторм. Идею о смазывающем и усиливающем ветер воздействии водного аэрозоля российским математикам подал утонувший в 1998 году математик и специалист по жидкостной механике сэр Джеймс Лайтхилл (Sir James Lighthill), ему и посвящается опубликованная только что работа.