漩涡的产生原理
漩涡无处不在,可以说有差异的地方就有形成漩涡的可能。漩涡是两股或两股以上方向、流速、温度等存在差异的能量(如气流、水流、电流、磁流、泥石流等)相互接触时互相吸引而缠绕在一起形成的螺旋状合流。
合流在漩涡平面轴线方向形成一进一出的出入口。在入口处,合流被吸入;在出口处,合流被喷出。入口处相当于所谓的黑洞;出口处相当于所谓的“宇宙大爆炸”。
在形成漩涡的两股或两股以上能量中,速度快、温度高的一支能量为正,反之,流速慢、温度低的一支能量为负;这其实就是所谓的阴阳鱼。
扩展资料
在北半球,物体从南向北运动,地球自转线速度变小,物体由于惯性保持线速度不变,于是就向东偏向,相对运动方向来说就是向右。从北向南运动时,地球自转线速度变大,于是就向西偏向,相对运动方向也是向右。所以在北半球物体运动时统一受到向右的地转偏向力。同理,物体在南半球运动时统一受到向左的地转偏向力。
水流产生的漩涡,假如没有地转偏向力的话,那么水流将会沿着从中心出发的放射状线条流入,流入速度方向指向中心。
例如在著名的赤道之国厄瓜多尔的赤道线上,用漏斗注水实验时,水流呈垂直下降而不形成漩涡。在北半球,流入速度方向偏右,所以流入的水流速度方向指向中心偏右位置,这就形成了逆时针的漩涡。同理在南半球形成顺时针漩涡。
参考资料来源:搜狗百科——漩涡
2023-07-19 广告
首先,这是一个迷人的问题!最后,旋涡的产生原理绝非简单!
1. 迷人的旋涡
静静凝视河面的人,常常会为一个突然出现的旋涡而兴奋不已。即使是在复杂的河道中,水面的旋涡也能持续相当长的时间。如果你再仔细观察这些旋涡的形状,你一定会被它和飓风、气旋、星系,以及水池中肥皂泡沫,这些自生的图像之间的相似性所吸引。然而,你也许会不经意地好奇并疑惑,它们真的相似吗?难道自然真的在跨度如此巨大的尺度上,无声地呐喊着它的相似性吗?这个旋涡结构是什么?它是因为什么原因而生成的?人们何以还没有理解它?
回答这一连串的惊问,当然面对着巨大的困难。要不然,如此明显的直观相似性背后的原因,也不会到现在还没有被清晰的揭示过。然而回答这些问题,当然也面向着巨大的学术进步,它将把我们目力所及的自然世界的构造过程,展示得一览无余。至少,回答它们,将让我们理解这个自然世界中最为普遍的运动,以及它那大善大美的结构——旋涡。
学术以实践为归宿,实践以实证为开端。那么首先就让我们来展示实证,然后再将这些实证背后的原因一一探求。我们发现,这些旋涡的几何结构,可以用大简大易的旋涡螺线rφ=1来表示。其中r和φ分别是极坐标中的极径和极角。
2. 旋涡星系是旋涡螺线rφ=1
我们就从目力所及最远处的旋涡星系开始,梳理我们的实证。在宇宙中,旋涡星系被认为多得像海边沙滩上的沙子,整个宇宙就是以它们为基本单位构成的。因此,在它们的结构中验证这条旋涡螺线,就是在宇宙的最基本单元上验证它。
如果从天文学家哈勃(1889—1953),在星系天文学方面的开创性工作算起,人们对银河系以外星系的研究,仅有差不多100年的历史。在古老的天文学面前,这是一门处于发展初期的学问。然而,这门细致地研究星系结构的天文学新专业,刚一诞生,它就要颠覆西方自古希腊传下来的延续了数千年的天文和物理知识。据这门新专业的报告,我们应该在旋涡星系的旋臂中发现暗物质,在旋涡中心发现黑洞,在星系之间发现暗能量,还有引力波,虫洞,以及宇宙以超过光速膨胀等等,几乎所有匪夷所思的东西,都能从旋涡星系中涌出来。但如果有人轻轻地问一句,旋涡星系的几何结构是什么?它们是不是都一样?是不是都具有可比性?世界起初一下子安静了,因为没有人知道答案,然后又突然人声鼎沸,因为每个人都大声喊出自己的看法。你看,除了不知道这个东西是什么以外,星系天文学家已经知道了这个东西的其他几乎一切,多么了不起的成就。
将旋涡螺线rφ=1叠加在图1所示的多个旋涡星系的图像上,高度的重合明确地支持旋涡星系的结构应该就是这条旋涡螺线。图1a所示是壮观的天线星系,它于1785年被威廉∙赫歇尔(William Herschel)发现。不过那时只能说发现了天空中一个星表上从未记录过的亮点。它的图像照片,其实所有的星系的高分辨率照片,都是1990年4月的哈勃太空望远镜,及其此后其他太空望远镜发射以后才得到的。天线星系位于乌鸦星座,与地球间的距离是0.62亿光年。这张图像是由钱德拉X射线天文望远镜(The Chandra X-ray telescope)、哈勃望远镜( Hubble Telescope)和斯皮策望远镜(Spitzer Space Telescope)拍摄的图像合成的。天线星系之所以得到这个名称,因为它长长的旋臂结构看起来像天线。它的学名叫NGC 4038/NGC 4039,人们认为它具有两颗星系之间碰撞的特征。但是,从图中和照片重合的旋涡螺线rφ=1来看,它的结构无疑是整齐的和有规矩的。
以上摘自《旋涡论》第一卷,第一章。