Niestabilność Kelvina-Helmholtza: Różnice pomiędzy wersjami
| [wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
Utworzono przez tłumaczenie strony "Kelvin–Helmholtz instability" |
poprawki i rozbudowa, WP:SK, źródła/przypisy |
||
| Linia 1: | Linia 1: | ||
{{Nie mylić z|mechanizm Kelvina-Helmholtza}} |
{{Nie mylić z|[[mechanizm Kelvina-Helmholtza]]}} |
||
[[Plik:Kelvin- |
[[Plik:Kelvin-Helmholtz Instability.ogv|mały|479px|Symulacja numeryczna niestabilności Kelvina–Helmholtza]] |
||
'''Niestabilność Kelvina-Helmholtza''' – zjawisko fizyczne zachodzące, gdy w [[Mechanika ośrodków ciągłych|jednorodnym płynie]], lub na granicy dwóch [[ |
'''Niestabilność Kelvina-Helmholtza''' – zjawisko fizyczne zachodzące, gdy w [[Mechanika ośrodków ciągłych|jednorodnym płynie]], lub na granicy dwóch [[płyn]]ów występuje [[ścinanie]]. Zostało nazwane na cześć naukowców, którzy je opisali (byli to [[Lord Kelvin]] i [[Hermann von Helmholtz]]). Przykładem tej niestabilności jest powstawanie [[Falowanie|fal na wodzie]], nad którą wieje wiatr. Niestabilność jest również obserwowana w [[chmura]]ch, w głębi [[ocean]]u{{r|deep}}, w [[magnetosfera|magnetosferze]]{{r|Saturn_mag}} i atmosferze [[Saturn]]a{{r|Saturn_atm}}, w otoczeniu [[Wielka Czerwona Plama|Wielkiej Czerwonej Plamy]] na [[Jowisz]]u{{r|Jupiter_GRS}}, a także w [[Korona słoneczna|koronie słonecznej]]{{r|surfer}}. |
||
Teoria przewiduje powstanie niestabilności i przejście do [[Turbulencja|przepływu turbulentnego]] w [[Płyn|p]]<nowiki/>łynach o różnej [[Gęstość|gęstości]], poruszających się z różnymi prędkościami. Helmholtz badał [[Dynamika (fizyka)|dynamikę]] dwóch cieczy o różnych gęstościach, kiedy na granicy łączącej płyny pojawiało się małe zaburzenie, takie jak fala. |
Teoria przewiduje powstanie niestabilności i przejście do [[Turbulencja|przepływu turbulentnego]] w [[Płyn|p]]<nowiki/>łynach o różnej [[Gęstość|gęstości]], poruszających się z różnymi prędkościami. Helmholtz badał [[Dynamika (fizyka)|dynamikę]] dwóch cieczy o różnych gęstościach, kiedy na granicy łączącej płyny pojawiało się małe zaburzenie, takie jak fala. |
||
[[Plik:Wavecloudsduval.jpg|lewo|mały|Niestabilność Kelvina-Helmholtza manifestująca się w chmurach, w postaci formy zwanej '''fluctus''' |
[[Plik:Wavecloudsduval.jpg|lewo|mały|Niestabilność Kelvina-Helmholtza manifestująca się w chmurach, w postaci formy zwanej '''fluctus'''{{r|fluctus}}, nad Mount Duval w [[Australia (kontynent)|Australii]]]] |
||
Dla dostatecznie krótkich fal, jeśli pominie się napięcie powierzchniowe, powierzchnia dzieląca dwa płyny o różnej gęstości, poruszające się z równolegle skierowanymi i różnymi prędkościami, jest niestabilna dla dowolnej prędkości. [[Napięcie powierzchniowe]] stabilizuje tę granicę dla krótkich fal, dopóki nie zostanie przekroczona graniczna wartość prędkości, przewidywana przez teorię. Teoria uwzględniająca napięcie powierzchniowe z grubsza przewiduje początek formowania się |
Dla dostatecznie krótkich fal, jeśli pominie się napięcie powierzchniowe, powierzchnia dzieląca dwa płyny o różnej gęstości, poruszające się z równolegle skierowanymi i różnymi prędkościami, jest niestabilna dla dowolnej prędkości. [[Napięcie powierzchniowe]] stabilizuje tę granicę dla krótkich fal, dopóki nie zostanie przekroczona graniczna wartość prędkości, przewidywana przez teorię. Teoria uwzględniająca napięcie powierzchniowe z grubsza przewiduje początek formowania się fal w ważnym przypadku wiatru nad wodą, jednak już Kelvin zdawał sobie sprawę, że ważną rolę w tym zjawisku odgrywa [[lepkość]] cieczy{{r|wind}}. |
||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
| ⚫ | Dla ciągłego rozkładu gęstości i prędkości (z gęstością rosnącą w głąb, w związku z czym nie występuje [[niestabilność Rayleigha-Taylora]]), dynamikę niestabilności Kelvina-Helmholtza opisuje [[ |
||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
| ⚫ | Dla ciągłego rozkładu gęstości i prędkości (z gęstością rosnącą w głąb, w związku z czym nie występuje [[niestabilność Rayleigha-Taylora]]), dynamikę niestabilności Kelvina-Helmholtza opisuje [[równanie Taylora-Goldsteina]] i powstanie niestabilności determinuje wartość [[Wartość niemianowana|bezwymiarowej]] [[liczba Richardsona|liczby Richardsona]], Ri. Typowo warstwa jest niestabilna dla Ri<0,25. Efekty te często występują w warstwach chmur{{r|Gramer}}. Badania tej niestabilności mają zastosowanie w [[Fizyka plazmy|fizyce plazmy]], na przykład przy [[Kontrolowana synteza termojądrowa|syntezie z inercyjnym uwięzieniem plazmy]]{{r|ICF}}. |
||
{{clear}} |
|||
== Zobacz też == |
== Zobacz też == |
||
| ⚫ | |||
* [[Grzyb atomowy]] |
* [[Grzyb atomowy]] |
||
* [[Mechanika płynów |
* [[Mechanika płynów]] |
||
* [[Dynamika płynów]] |
* [[Dynamika płynów]] |
||
== |
== Przypisy == |
||
{{Przypisy-lista|1= |
|||
{{reflist}} |
|||
<ref name="deep">{{Cytuj stronę | url = https://www.nytimes.com/2010/04/20/science/20waves.html?src=sch&pagewanted=all | tytuł = In Deep Sea, Waves With a Familiar Curl | nazwisko = Broad | imię = William J. | data = 2010-04-19 | opublikowany = [[The New York Times]] | język = en}}</ref> |
|||
<ref name="fluctus">{{Cytuj stronę | url = http://www.twojapogoda.pl/wiadomosci/116844,poznaj-12-zupelnie-nowych-chmur-ich-zdjecia-zapieraja-dech | tytuł = Poznaj 12 zupełnie nowych chmur. Ich zdjęcia zapierają dech | data = 2017-03-24 | opublikowany = twojapogoda.pl | data dostępu = 2017-03-30}}</ref> |
|||
<ref name="ICF">{{Cytuj książkę | nazwisko = Zohuri | imię = Bahman | tytuł = Inertial Confinement Fusion Driven Thermonuclear Energy | wydawca = Springer | data = 2017 | strony = 190 | isbn = 3319509071}}</ref> |
|||
<ref name="Gramer">{{Cytuj stronę | url = https://www.rsmas.miami.edu/users/isavelyev/GFD-2/KH-I.pdf | tytuł = Kelvin-Helmholtz Instabilities | nazwisko = Gramer | imię = Lew | data = 2007 | praca = GFD-II | język = en | data dostępu = 2017-03-30}}</ref> |
|||
<ref name="Jupiter_GRS">{{Cytuj pismo | autor = Nezlin M. V., Snezhkin E. N. , Trubnikov A. S. | tytuł = Kelvin-Helmholtz instability and the Jovian Great Red Spot | czasopismo = [Soviet] Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters | odpowiedzialność = [[Akademia Nauk ZSRR]] | wolumin = 36 | strony = 190-193 | język = en | data = 1982 | bibcode = 1982ZhPmR..36..190N | url = http://www.jetpletters.ac.ru/ps/1334/article_20152.pdf}}</ref> |
|||
<ref name="Saturn_atm">{{Cytuj stronę | url = http://www.astronomy.com/news/2004/10/turbulent-clouds-and-a-rock-steadied-ring | tytuł = Turbulent clouds and a rock-steadied ring | data = 2004-10-26 | autor=Francis Reddy | opublikowany = Astronomy magazine | język = en | data dostępu = 2017-03-30 | archiwum = http://web.archive.org/web/20170330094549/http://www.astronomy.com/news/2004/10/turbulent-clouds-and-a-rock-steadied-ring | zarchiwizowano = 2017-03-30}}</ref> |
|||
<ref name="Saturn_mag">{{cytuj książkę | tytuł= Saturn from Cassini-Huygens | inni=Michele Dougherty, Larry Esposito, Stamatios Krimigis (redaktorzy) |wydawca= Springer Science & Business Media |rok=2009 |ISBN=1402092172 | rozdział= Saturn's Magnetospheric Configuration |autor r= Tamas I. Gombosi, Thomas P. Armstrong, Christopher S. Arridge, Krishan K. Khurana, Stamatios M. Krimigis, Norbert Krupp, Ann M. Persoon, Michelle F. Thomsen |doi=10.1007/978-1-4020-9217-6_9 | strony = 247, 265}}</ref> |
|||
<ref name="surfer">{{Cytuj stronę | url = http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/sun-surfing.html | tytuł = NASA's Solar Dynamics Observatory Catches "Surfer" Waves on the Sun | nazwisko = Fox | imię = Karen C. | opublikowany = NASA | język = en}}</ref> |
|||
<ref name="wind">{{cytuj pismo | nazwisko = Paquier |imię = Anna | imię2 = Frederic | nazwisko2 = Moisy | imię3 = Marc | nazwisko3 = Rabaud | tytuł = Surface deformations and wave generation by wind blowing over a viscous liquid | czasopismo = Physics of Fluids | wolumin = 27 | wydanie = 12 | rok = 2015 | strony = 122103 |url = http://www.fast.u-psud.fr/~moisy/papers/2015_paquier_pof.pdf |doi = 10.1063/1.4936395}}</ref> |
|||
}} |
|||
== Bibliografia == |
== Bibliografia == |
||
* {{Cytuj pismo | autor = William Thomson (Lord Kelvin) | autor link = Lord Kelvin | tytuł = Hydrokinetic solutions and observations | czasopismo = Philosophical Magazine | wolumin = 42 | strony = 362–377 | data = 1871 | język = en}} |
|||
| ⚫ | |||
* {{Cytuj pismo | imię = Hermann | nazwisko = von Helmholtz | autor link = Hermann von Helmholtz | tytuł = Über discontinuierliche Flüssigkeits-Bewegungen | czasopismo = Monatsberichte der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin | wolumin = 23 | strony = 215–228 | data = 1868 | język = de}} |
|||
[[Kategoria:Meteorologia i oceanografia warstwy granicznej]] |
[[Kategoria:Meteorologia i oceanografia warstwy granicznej]] |
||
[[Kategoria:Chmury]] |
[[Kategoria:Chmury]] |
||
Wersja z 12:03, 30 mar 2017
Niestabilność Kelvina-Helmholtza – zjawisko fizyczne zachodzące, gdy w jednorodnym płynie, lub na granicy dwóch płynów występuje ścinanie. Zostało nazwane na cześć naukowców, którzy je opisali (byli to Lord Kelvin i Hermann von Helmholtz). Przykładem tej niestabilności jest powstawanie fal na wodzie, nad którą wieje wiatr. Niestabilność jest również obserwowana w chmurach, w głębi oceanu[1], w magnetosferze[2] i atmosferze Saturna[3], w otoczeniu Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu[4], a także w koronie słonecznej[5].
Teoria przewiduje powstanie niestabilności i przejście do przepływu turbulentnego w płynach o różnej gęstości, poruszających się z różnymi prędkościami. Helmholtz badał dynamikę dwóch cieczy o różnych gęstościach, kiedy na granicy łączącej płyny pojawiało się małe zaburzenie, takie jak fala.
Dla dostatecznie krótkich fal, jeśli pominie się napięcie powierzchniowe, powierzchnia dzieląca dwa płyny o różnej gęstości, poruszające się z równolegle skierowanymi i różnymi prędkościami, jest niestabilna dla dowolnej prędkości. Napięcie powierzchniowe stabilizuje tę granicę dla krótkich fal, dopóki nie zostanie przekroczona graniczna wartość prędkości, przewidywana przez teorię. Teoria uwzględniająca napięcie powierzchniowe z grubsza przewiduje początek formowania się fal w ważnym przypadku wiatru nad wodą, jednak już Kelvin zdawał sobie sprawę, że ważną rolę w tym zjawisku odgrywa lepkość cieczy[7].
Dla ciągłego rozkładu gęstości i prędkości (z gęstością rosnącą w głąb, w związku z czym nie występuje niestabilność Rayleigha-Taylora), dynamikę niestabilności Kelvina-Helmholtza opisuje równanie Taylora-Goldsteina i powstanie niestabilności determinuje wartość bezwymiarowej liczby Richardsona, Ri. Typowo warstwa jest niestabilna dla Ri<0,25. Efekty te często występują w warstwach chmur[8]. Badania tej niestabilności mają zastosowanie w fizyce plazmy, na przykład przy syntezie z inercyjnym uwięzieniem plazmy[9].
Zobacz też
Przypisy
Bibliografia
- William Thomson (Lord Kelvin). Hydrokinetic solutions and observations. „Philosophical Magazine”. 42, s. 362–377, 1871. (ang.).
- Hermann von Helmholtz. Über discontinuierliche Flüssigkeits-Bewegungen. „Monatsberichte der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin”. 23, s. 215–228, 1868. (niem.).
- ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwiedeepBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwieSaturn_magBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwieSaturn_atmBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwieJupiter_GRSBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwiesurferBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwiefluctusBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwiewindBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwieGramerBŁĄD PRZYPISÓW - ↑ Błąd w przypisach: Błąd w składni elementu
<ref>. Brak tekstu w przypisie o nazwieICFBŁĄD PRZYPISÓW