Буря в стакане воды

zzann
2007-03-02 17:38:18
Если специально сделать стратификацию - налить несмещивающиеся жидкости разной плотности, например масло и воду. Тогда на границе раздела можно наблюдать внутренние волны, значительно более медленные, чем поверхностные волны...
A_Chaika
2007-03-02 22:59:52
LESS

Супер! А какие ещё стратификации можно обнаружить? (вопрос ко всем)

положить ну очень много сахара и на свет посмотреть (я по крайней мере наблюдал восходящие потоки ;)
Oblak
2007-03-03 12:18:46
:)))
А слышали ли Вы -- форумчаны -- об этой ( полунаучной ) теории, что воронка над сливным отверстием в ванной или в умывалнике крутится в Северном полушарием Земли в одной посоке, а в Южном полушарием -- в другой посоке -- изза действия силы Кориолиса ? До сих пор еще нет крупномасштабные мировые исследования этой проблемы изза наличия многих посторонных факторов -- в первой очереди самые разные конструкции сливного отверстия. :)) Так что это остается белое пятно на карте мировой науки. :))
kostian
2007-03-03 13:27:19
Правда ли, что в южном полушарии Земли вода в ванне закручивается не в ту сторону, чем в северном?
Неправда. Легенды о странном действии силы Кориолиса многообразны. Так, путешествующие по Африке туристы сообщали об одном виртуозе из деревни, расположенной на экваторе. Он проделывал следующий трюк: бросал листья в таз с водой, вода вытекала через дыру на дне. Если таз стоял в паре метров севернее экватора, листья закручивались в одном направлении, пару метров южнее - в другом. А точно на экваторе вода текла, не закручиваясь. Этот абориген - искусный фокусник, который незаметно придавал воде вращение в нужном направлении. Чтобы сила Кориолиса действовала и другие мешающие силы были исключены, необходимо ставить таз вертикально с точностью в 0,0000000003 градуса. Сила Кориолиса - это сила инерции, действующая во всех вращающихся системах. На Земле она влияет на вихри: например, в Северном полушарии закручивает ветра в областях высокого давления по часовой стрелке, а в областях низкого давления - против; в Южном полушарии наоборот. В этом случае сила Кориолиса проявляется из-за огромного протяжения областей высокого и низкого давления: северный и южный фронты удалены друг от друга достаточно, чтобы действовало различие инерций. В ванне же преобладает воздействие случайных движений, возникающих при выпускании воды, которые превышают силу Кориолиса примерно в 10 000 раз. Чтобы сделать эту силу превалирующей, по расчетам математиков, следует увеличить ванну в 500 раз и дать воде успокоиться несколько дней.


http://progulka.ru/znatoki/200206/21.html
medved
2007-03-03 13:46:26
LESS

если Вы спрашиваете про забавные модели, то у нас, помнится, кто-то на экзамене моделировал оптические явления в атмосфере на закате добавлением в воду некоторого количества молока. Подробностей, правда, я не выяснял.
LESS
2007-03-03 14:03:28
medved

Скажем так, меня интересуют модели (забавные или нет, не суть), позволяющие познать физическую суть того или иного метеоявления или процесса.
Doof
2007-03-03 15:07:06
Oblak
kostian

Я специально проверял. У меня здесь крутится по часовой стрелке, а должно быть против :-)
zzann
2007-03-03 17:17:37
Донный погранслой в стакане с чаем тоже хорошо подходит для иллюстрации поверхностного трения в тропическом циклоне. Если взять стакан пошире и пониже, а чай раскрутить посильнее, тогда воронка в центре будет глубокой и может даже обнажить дно.

В основной массе жидкости градиент давления скомпенсирован центробежной силой, в придонном же слое из-за трения скорость меньше, градиент давления такой-же, поэтому возникает сила направленная к центру, которая приводит к ускорению радиального течения к центру.

Дойдя до обнаженного дна, радиальный вток поворачивает наверх, и на какой-то высоте сменяется радиальным оттоком. Все в точности как в тропическом циклоне.

Как оценить толщину слоя трения и полный радиальный вток, зная например коэффициент вязкости, скорость вращения и геометрические размеры, непонятно. Экмановское решение для однородного течения на f-плоскости не подходит, кориолис здесь не действует. Есть такая идея что нужно просто заменить планетарную завихренность на относительную. Но это не очень понятно...

И потом задача нестационарная, вращение в конце концов остановится.
можно подкручивать сверху непрерывно, чтобы установилось...

И еще сложность - вертикально-радиальная ячейка циркуляции с конвергенцией, подъемом и т.д. В классическом экмановском решении этих всех сложностей нет.

Этот пример подходит только для иллюстрации трения в ТЦ, потому что раскручивается ТЦ по-другому, не сверху ложкой, а снизу и как раз засчет трения, во всяком случае на начальной стадии...
Meteoliubitel Vitaliy
2007-05-11 22:43:19
Да я тоже в курсе того, что в северном и южном полушариях вращения взаимопротивоположны.

Вы делали в стакане циклон, причём он вращается в том направлении, которое Вы создаёте ложкой сами, а вот слабо создать в стакане антициклон?
а если ещё его попробовать раскрутить в том направлении, в каком вам задумается!
Ilya
2009-02-24 15:37:42
Предлагаю расширить тему этой ветки, в смысле рассматривать не только стакан с водой, а и другие способы моделирования атмосферных процессов у себя "на столе". Я уже вылаживал это видео http://video.mail.ru/mail/qazyf-wsx/55/56.html "самодельного" смерча из пара (в ветке видеозаписи метеоявлений). Тут простейшая самодельная конструкция. А какие еще способы создения микросмерчей есть? Как делают смерчи наподобие таких?
LESS
2009-02-24 16:08:50
Ilya

Открою Вам секрет: тему я так назвал именно из-за того, что речь идёт о стакане воды. Правильный ответ, кстати, я так и не подсказал участникам.
Subtropic
2009-02-25 02:12:19
Ilya
Я уже вылаживал это видео
Слово дня:-)
Ilya
2009-02-25 14:29:59
Subtropic
Слово дня:-)

Ну можно же сказать "выложил"?

LESS
Открою Вам секрет: тему я так назвал именно из-за того, что речь идёт о стакане воды. Правильный ответ, кстати, я так и не подсказал участникам.

Ну тогда наверное надо отдельную ветку создать, как думаете? Тема, ИМХО, интересная.
LESS
2009-02-25 14:58:06
Ilya

Ну тогда наверное надо отдельную ветку создать, как думаете? Тема, ИМХО, интересная.

Так это и есть та самая отдельная ветка!
Ilya
2009-02-25 17:11:25
Здесь, в ветке "Буря в стакане воды" рассматриваются
"модели и аналоги ... метеопроцессов и метеоявлений ... в стакане с жидкостью", а в той отдельной ветке - модели и аналоги метеопроцессов и метеоявлений на открытом воздухе или в специальной установке (хоть и с жидкостью), но созденные искуственно или, как бы это правильно сказать, справоцированные чтоли.
Например:
Как получить пыльный вихрь на перегретом солнцем поле? Энергии неустойчивости там предостаточно, но вихри сами собой образуются редко. Вот например что нашол по этой теме:
В жаркие летние дни даже в нашем умеренном климате в пыли проселочных дорог возникают небольшие вихри. Их даже можно смоделировать, если закопать в канавку кусок резинового шланга, конец его направить вверх, вокруг него поставить несколько дощечек так, чтобы образовалась завихривающая крыльчатка. К свободному концу шланга подключается расходный патрубок вентилятора от автомобиля -- и прибор готов.(это отсюда)
Или как получают искуственные смерчи в специальных установках?
Еще слышал, что создавали модели циклонов во вращающихся жидкостях, в тех же жидкостях (видел по ТВ)исследовали горячие башни в ТЦ.
Такой темы еще нет? Чтоб не повторятся. Следует создавать или нет? Если да, то подскажите как правильнее назвать, или создайте сами.
Groza
2009-06-02 13:20:55
У меня есть установка для получения водоворота.Делал я его из подручных средств. Брал вентилятор, приклеил магниты к вентилятору,накрыл эту всю конструкцию коробкой, сверху поставил банку,положил на дно магнит,налил воды,запустил вентилятор и водоворот готов
stormray
2010-03-28 22:17:49
Антициклон в стакане сделать можно. Тут вот попалась такая статья в Науке и Жизни №12 за 1983г:

Циклоны в лабораторном "блюдце"

Почти каждый день в сводке погоды можно услышать о циклонах и антициклонах, которые возникают, исчезают, перемещаются со скоростями до 100 километров в час и активно воздействуют на погоду. Эти крупномасштабные атмосферные вихри в поперечнике могут иметь размеры в тысячи километров. Вихревые движения существуют не только в атмосфере, но и в других средах, например, в воде океанов.

Лабораторное моделирование подобных явлений позволило обнаружить общие для них закономерности. Особенно интересными оказались наблюдения поведения вихрей на воде. Они дали возможность предсказать ряд важных свойств дрейфовых волн в плазме, понять движение пятен в атмосфере Юпитера.

В Абастуманской обсерватории АН Грузинской ССР для получения и исследования мелкомасштабных вихрей была собрана специальная установка. Жидкость, налитая в сосуд диаметром 86 сантиметров, вращалась довольно быстро вместе с сосудом (полный оборот совершался примерно за 2 секунды). Вихри возбуждались кратковременным вращением диска, вмонтированного в дно сосуда. Фотоаппарат вращался вместе с сосудом так, что картина появления и движения вихрей регистрировалась на фотопленке.

На этой установке удалось получить предсказанную теоретиками пару циклон-антициклон и довольно неожиданное образование – уединенный циклон. Это вихрь с вогнутой поверхностью, вода в нем вращается в ту же сторону, что и жидкость в сосуде, а сам циклон при этом перемещается в противоположном направлении.

Экспериментаторам удалось впервые наблюдать интересное явление (также предсказанное теоретиками) – перекачивание энергии в турбулентных потоках. В случае, когда диск возбуждал в “блюдце” множество вихрей, можно было видеть, как в результате взаимодействия малые вихри исчезали и возникала пара крупных стоячих вихрей, напоминающая пару циклон-антициклон. По предсказаниям теории подобные образования должны быстро растекаться, время жизни их в лабораторном “блюдце” оценивается в 4 секунды. Однако исследователи наблюдали вихри-“долгожители”, которые сохранялись в течение 40 секунд. Предполагают, что подобная устойчивость связана с процессом самосжатия.

Такие эксперименты позволяют проверить многие выводы теории и определить границы ее применимости.

Р.Антонова, Б.Жвания, Дж.Ломинадзе, Дж.Нанобашвили, В.Петвиашвили. О дрейфовых солитонах в мелкой вращающейся жидкости. “Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики”, том 37, выпуск 11, 1983.


Никто не хочет самостоятельно повторить эксперимент?
LESS
2010-04-21 20:24:55
А где в современной науке о погоде и климате встречаются (применяются) фракталы?
SergejKo
2010-04-22 15:30:32
Траектории случайного блуждания частиц в геофизических потоках зачастую являются фрактальными.
Береговая линия фьордов в Норвегии тоже вроде описываются кривой с фрактальной размерностью.
zzann
2010-04-22 20:58:43
LESS
SergejKo
О, ветка ожила! Еще можно добавить, что сам лоренцевский аттрактор имеет нецелую размерность, чуть больше двух.

Видимая поверхность облака, особенно кучевого, имеет нецелую размерность, большую двух.
Распределение облачности по поверхности Земли имеет нецелую размерность.

В трехмерной турбулентности, которой в атмосфере-океане много, каскад на малые масштабы и диссипация сосредоточены на мультифрактальном множестве, спектр размерностей которого лежит в диапазоне от 2 до 3.

В двумерной турбулентности (крупномасштабная динамика атмосферы-океана) при перемешивании трассера происходит растягивание и складывание волокон - получается фрактальная структура.
LESS
2010-04-22 21:15:27
SergejKo

Спасибо.

А в образовании облаков?
LESS
2010-04-22 21:17:32
zzann

Ого! Не видел Вашего сообщения на момент написания своего (не обновилась страница). Ясно, в распределении облачности по поверхности Земли тоже встречается.
LESS
2010-06-08 14:29:34
Вопрос к метеорологам-специалистам и прочим парапланеристам: а с точки зрения современной метеонауки "термик" (пузырь тёплого воздуха) поднимается вверх, смещаясь при этом вместе в воздушной массой по направлению ветра (первое), или траектория его подъёма всегда остаётся вертикальной (второе). Если первое, то у меня есть мнение, что в реальности происходит как раз второе (пришёл к такому выводу только что, наблюдая за стаканом с газировкой).
TornadoF5
2010-06-08 18:48:32
LESS
Вопрос к метеорологам-специалистам и прочим парапланеристам: а с точки зрения современной метеонауки "термик" (пузырь тёплого воздуха) поднимается вверх, смещаясь при этом вместе в воздушной массой по направлению ветра (первое), или траектория его подъёма всегда остаётся вертикальной (второе). Если первое, то у меня есть мнение, что в реальности происходит как раз второе (пришёл к такому выводу только что, наблюдая за стаканом с газировкой).

Моё мнение по поводу этого таково: Термик существует в атмосфере, как открытая система, которая всячески взаимодействует с окружающим пространство, проще говоря, общий воздушный поток в атмосфере непосредственно влияет на термик, так же как и на любой другой предмет (воздушный шар, листья и т.п.), поэтому термики всегда смещаются вместе с воздушной массой по направлению ветра.
И здесь уже надо смотреть, какова скорость этого потока. Если наблюдается практически безветренная погода (что бывает довольно редко на высотах), то и термик будет двигаться прямо вертикально, в других случаях его траектория напрямую будет зависить от направления и скорости потока.
Corvus
2010-06-08 19:44:32
поэтому термики всегда смещаются вместе с воздушной массой по направлению ветра.
LESS
TornadoF5

В большинстве случаев это так. Но есть одна хитрость.

Развитые КД (мультиячейки и суперячейки) имеют мощную систему вертикальных движений и, если не особо вдаваться в подробности, обдуваются внешним потоком почти как твёрдое препятствие (например, гора), в отличие от КЧ и мелких КД, которые тупо плывут по потоку :)

МЯ и СЯ могут сильно отклоняться от ведущего потока (на 70-90 градусов, а иногда и более). Развитию таких КД (помимо сильной неустойчивости) способствует большой сдвиг ветра между нижней и верхней тропосферой.
raintower
2010-06-08 20:11:16
Corvus

Правда, для прогноза конвекции, помимо ЛИ и КАПЕ, важны и другие параметры. Например:
1. Сдвиг ветра (разность скорости ветра и изменение его направления) в слое 0-5.5 км или 1.5-7 км.
2. Суммарный (или средний) дефицит точки росы на уровнях 850, 700, 500 гПа.
И так далее.

Возможно, вы где-то уже приводили этот список полностью, но: интересно, каких значений должны достигать вышеуказанные параметры для осуществления грозы? И как, например, их считать, где посмотреть (в частности, какие высоты брать для сдвига ветра).
LESS
2011-09-28 01:11:55
Как сделать смерч в ванной?!

http://www.youtube.com/watch?v=Tl1s8T8y2LY&feature =related
stormius
2012-08-13 10:52:10
http://s57.radikal.ru/i158/1208/11/f2acec368952.jp g
Ну очень похоже на фракталы: рассеивающийся туман со спутника. Утро 12.08.2012
stormius
2012-08-13 10:54:04
Надо сказать, речная структура тоже вполне фрактальная (и схожа со структурой деревьев). А поскольку реки находятся в небольших углублениях, то и туман образуется такой же формы. Точнее, на определённом этапе, когда самые высокие элементы ландшафта ужепрогреваются и продуваются, в низинах всё ещё виден туман.
Ещё имеются многочисленные впадины, по которым вода стекает в реки с холмов и полей, и они в естественных условиях имеют такую же разветвлённую структуру, что "повышает" уровень фрактала.
TornadoF5
2012-08-13 12:54:21
stormius
А вы уверены, что это туман? Мне кажется, что больше походит на покрывало слоистой облачности.
Чтобы написать ответ в эту тему,
перейдите в полную версию Метеоклуба