Читаем Вихри Бенара в природе (СИ) полностью

Ведь поступающий во внешний поток воздух двигается не по радиусу, а по отрезку спирали, что увеличивает длину его траектории до попадания в хобот торнадо. Соответственно больше испаряется и влаги, которая конденсируясь в хоботе увеличивает его энергию. Соответственно увеличивается и осевая скорость движения среды в основании вихря (мы должны помнить, что скорость осевого движения в периферийном основании соответствует скорости осевого движения в хоботе торнадо). Это ведёт к большему испарению влаги с поверхности воды и к уменьшению её температуры. И на рис 2 увеличивается величина угла и растёт размер плато.

2.2

Холодные пятна, возникающие у экватора в районе глобальных океанских течений, создают над собой вихри Бенара, являющиеся зародышами торнадо. С момента своего зарождения хобот вихря Бенара находится в окрестности центра холодного пятна. Воздух во внутренний поток вихря поступает с площади круга большей площади холодного пятна. И движется он при этом по радиусу. Энергия, выделяющаяся при конденсации влаги в воздухе, поднимающемся вверх и закручивающимся силой Кориолиса, увеличивает как кинетическую, как и тепловую энергию вихря.

Как и любой объект природы вихрь Бенара обязан обладать кинетической и тепловой энергией. С кинетической энергией проблем не возникает: вихрь двигается в осевом направлении, поэтому за кинетическую энергию отвечает осевая скорость движения. Но в вихре Бенара не существует других видов движения кроме осевого и тангенциального вращения. Поэтому естественная логика диктует, что за тепловую энергию вихря отвечает скорость его тангенциального вращения. Подтверждает это положение и трубка Ранка. Ведь скорость вращения внутреннего потока существенно больше скорости вращения внешнего потока. Поэтому и температура внутреннего потока (выходящего в трубке Ранка в обратном направлении) уменьшается сильнее, чем температура внешнего потока (выходящего в прямом направлении).

Воздух, поднимающийся в центре холодного пятна, охлаждается вращением. Выделяющаяся при этом энергия увеличивает и скорость осевого движения, и скорость вращения поднимающегося потока. Осушенный воздух до величины меньшей влажности воздуха над окружением холодного пятна становится тяжелее и имеет возможность опуститься на поверхность пятна, формируя этим вихрь Бенара. Не дремлет и тёплый воздух в окружении холодного пятна, со всех сторон устремляясь в пятно. И попадает он при этом в периферию вихря Бенара, приобретая вращение (т. е. увеличивая свой путь до подъёма вверх). Влажность поднимающегося воздуха увеличивается. Следовательно, при конденсации влаги выделяется больше энергии, идущей на увеличение как осевой, так и тангенциальной скорости. Вихрь Бенара как растёт в высоту, так и увеличивает свой радиус. Ведь увеличение высоты вихря сопровождается увеличением числа элементарных вихрей, что увеличивает число элементарных вихрей внешнего потока, а следовательно и радиус вихря.

А как мы уже знаем, параметры внешнего потока в основании вихря характеризуют параметры внутреннего его потока. Т.е. воздух, поступающий с окружения пятна, описывает в основании вихря больший путь. Да к тому же и вихрь увеличил свой размер. Поэтому снабжение вихря тёплым воздухом с окружения вихря должно идти с большей площади. И воздух, поступающий во внутренний поток, с течением времени проходит всё больший и больший путь, всё больше и больше насыщаясь влагой. С течением времени размеры вихря увеличиваются и его диаметр в основании не только достигнет диаметра холодного пятна, но и превысит его. Соответственно после этого момента периферия вихря в его основании продолжит свой рост за счёт уменьшения площади окружения вихря, поставляющего в него воздух. Т.е. сама площадь этого окружения будет продолжать расти. Но поступление воздуха в вихрь идёт по радиусу, а в основании вихря его движение идёт по спирали, что и ведёт к тому, что площадь основания растёт за счёт своего окружения.

Таким образом, зародыш торнадо над холодным пятном растёт, набираясь сил. А т. к. испарение влаги сопровождается понижением температуры поверхности, то с течением времени изменение температуры поверхности приобретает вид.

[img]http://i12.pixs.ru/storage/0/3/5/temperatur_2874694_24647035.jpg[/img]

Рисунок 1

К моменту, изображенному на правой кривой, внутренний поток занимает всю площадь холодного пятна. А воздух, поступающий в хобот вихря, поступает только с его периферии. Т.е. вихрь избавился от довеска, из которого воздух поступал по радиусу, и стал самодостаточным объектом, не зависящим от внешнего окружения. Поэтому он и отправляется в самостоятельное плавание по поверхности воды.

Но в пределах своих размеров вихрь Бенара

[img]http://i11.pixs.ru/storage/2/6/4/shemadvizh_5709051_23147264.jpg[/img]

Рисунок 2