Прощай торнадо!

Ю.Е.Устюгин, Г.П.Устюгина

Далее.

Если вспомнить карту погоды, показываемую, например, ежедневно по различным телевизионным каналам, то можно обратить внимание на тот факт, что атмосферные вихри движутся один за другим с запада на восток, очень долго сохраняя каждый свою индивидуальность.

Из гидроаэродинамики и метеорологии хорошо известно, что два соседних вихря могут иметь как одинаковые направленности вращения, так и противоположные. При этом одинаковые вихри равной интенсивности, но противоположных направлений вращения движутся параллельно друг другу вдоль разделяющей их поверхности. Вихри же, одинаковые и по направлению вращения, совершают вращательное движение вокруг их общего геометрического центра.

В научно-популярной и специальной литературе читатель может найти массу фотографий, иллюстрирующих взаимодействие вихрей. Для нас же важно, что вихри, в том числе и атмосферные, сохраняют свою индивидуальность в общей динамике движения бесконечного потока вихрей. При этом каждый из них ограничен и отделен «своим» пространством, как стеклянной стеной. И в этом пространстве осуществляется вся собственная картина движения среды. Говорят, что вихрь отделен своими линиями тока от остальной части сплошной среды. Эти линии тока в совокупности составляют замкнутую поверхность, аналогичную внешней поверхности цилиндрической трубки, внутри которой располагается весь вихрь. Следовательно, стеклянные стенки физической модели воспроизводят картину ограничения атмосферного вихря в пространстве собственными линиями тока.

Таким образом, задача воспроизведения вихревого движения в сплошной среде поставлена, условия известны. Критерием развития торнадо будет образование воронки и возникновение хобота. Если в результате применения нашего устройства в среде не развивается воронка и не возникает хобот, то мы нашли способ и средство для торможения развития торнадо. И в этом будет состоять наш самый важный результат.

Можно представить себе некие гипотетические установки, которые, обладая запасом энергии, не имеющим отношения к торнадо, воздействуют на торнадо так, что разрушают как сам торнадо, так и условия его существования и развития. Но при этом, как оказывается, необходима энергия в таком количестве, что она сравнима с энергией нескольких самых больших электростанций из существующих на земле. Такой путь крайне расточителен для человечества.

Чтобы не тратить дополнительную энергию, нужно воспользоваться собственной энергией торнадо. Такой процесс будет называться самоподавлением торнадо. Чем большую энергию торнадо пытается передать окружающей среде, тем больше эта среда будет ему противодействовать, превращая собственную энергию торнадо в энергию борьбы с ним.

Ну, допустим, эта мысль нам понятна. А как ее осуществить?

Вспомним, что есть энергия воздушных потоков, движущихся к центру торнадо. А ведь именно она, возвращаясь в торнадо, приносит, или, можно сказать, возвращает ему энергию развития. При этом самоорганизация торнадо такова, что возвращенная энергия вращательного движения не рассеивается, а складывается с уже имеющейся энергией вращательного движения торнадо. Иными словами, торнадо, разбрасывая свою энергию в верхней части, возвращает ее в своей центральной нижней части.

То же самое мы видим в нашей установке. Маковые зерна показывают, как в нижней части они «сбегаются» к центру и там возносятся вверх. Значит, нужно использовать эти нижние придонные потоки для подавления развития воронки.

Гигантский вихрь торнадо необходимо заставить взаимодействовать с более мелким вихрем (но не мельчайшим). Нужно, чтобы главный вихрь « замечал» более мелкий вихрь и активно вступал с ним во взаимодействие, и чтобы в результате этого взаимодействия образовывались пусть в большом количестве, но более мелкие вихри, которые поглощали бы энергию основного вихря и рассеивали ее в среде. При этом процесс аккумулирования средой энергии движения должен быть хаотическим, а не направленным на концентрирование ее в одном центральном вихре — торнадо.

Рис. 6

Теперь уместно вспомнить, как истекает жидкость через сток в раковине. Если на дне сосуда расположить решетку с отверстиями (рис.6), причем так, что она будет находиться на некоторой высоте над донной поверхностью, то мы получим целую серию стоков для придонных потоков жидкости. Только в этом варианте через сток жидкость поднимается вверх, а не сливается вниз. И при этом она также закручивается в вихрь. В результате возникает целый ряд вихрей, их удобнее называть вихревыми нитями, которые взаимодействуют друг с другом и разделяют собой основной вихрь на группы взаимодействующих вихрей.

Рис. 7

На рисунке 7а показаны траектории придонного движения маковых зерен, демонстрирующих спиральные линии тока жидкости от стенок сосуда к центру. Здесь они подхватываются восходящими потоками жидкости и поднимаются к свободной поверхности жидкости, составляя один мощный вихревой поток. На рисунке 7б схематически показана решетка с гексагональным расположением каналов, через которые придонные потоки жидкости могут проходить в область главного вихря, существенным образом составляя тело основного вихря.

Рис. 8

Рисунок 8 (вид сверху) иллюстрирует расположение решетки в центральной придонной области сосуда. Спиральными линиями показаны наблюдаемые в эксперименте траектории движения маковых зерен под воздействием основного циркулирующего движения, которое возникает в результате действия активатора, вращающегося по часовой стрелке.

А пока идем дальше.

Рис. 9

Видим (рис.9), что маковые зерна, пройдя через каналы решетки снизу вверх, вовлекаются в процесс общего вихревого движения, поднимаясь по спирали. Затем активатор их рассеивает к периферии, где они участвуют во вращательном движении среды, ниспадая по спирали ко дну. В центральной же придонной части потоки маковых зерен вновь проходят через решетку вверх и опять вовлекаются в основное центральное движение. По сравнению с картиной на рисунке 3 здесь движение маковых зерен хаотичное и заметно более медленное. И теперь тоже можно видеть вращательное и циркуляционное движение жидкости. Но сколько бы вы ни поддерживали вращательное движение жидкости своим активатором, добиться образования воронки и хобота не у дается. Изменение размеров решетки, диаметра каналов решетки, высоты расположения решетки над дном сосуда не изменяет результат — воронка и хобот не образуются.

Рис. 10

На рисунке 10 приведена фотография объема жидкости, находящегося под воздействием активатора в присутствии решетки. Маковые зерна не добавлялись. Фотографирование проводилось с боковой подсветкой , для того чтобы зафиксировать движение кавитационных пузырьков, которые также делают видимыми возникшие потоки жидкости. Вихрь не образуется.

Рис. 11

Однако, может быть, само тело, погруженное на дно сосуда, мешает развитию хобота? Для проверки закрываем каналы сверху тонкой пленкой, чтобы исключить потоки жидкости через каналы. Запускаем устройство и видим следующее. Маковые зерна, располагавшиеся на пленке, покрывающей диск, традиционно поднимаются вверх. Жидкость приобретает циркуляционное движение. Образуется воронка, а затем и хобот (рис.11).

Возможно замечание. В эксперименте воронка пытается развиться прямо над решеткой, а она этого «не позволяет». А что если, как в природе, вихрь будет развиваться где-то в стороне от решетки? Тогда они друг друга могут не заметить. И что дальше?

Рис. 12

Берем более крупный сосуд, чтобы иметь возможность изменять взаимное расположение активатора и связанной с ним воронки по отношению к месту расположения решетки. Сначала убеждаемся, что воронка развивается. Но теперь на ее развитие требуется большее время, поскольку принять участие в вихревом движении должна большая масса воды. И все же воронка развивается; как .это видно на фвтографии на рисунке 12.

Рис. 13

Затем на дне сосуда размещаем решетку, по горизонтали смещенную от места расположения активатора. Теперь хорошо видно (рис. 13), что ни расположение активатора, ни продолжительное во времени поддержание вращательного движения верхнего слоя жидкости не приводят к тому случаю, когда воронка в своей нижней части отделяется от активатора и все более и более углубляется. Маковые зерна демонстрируют хаотическое движение жидкости и тот факт, что вихревые потоки, прошедшие через решетку, хотя и «подчиняются воле» основного центрального вихря, но вступают с ним в активное противодействие. В результате в жидкой среде образуется, как говорят, турбулентный хаос. Но зато основной вихрь не развивается. А именно это нам и нужно.

Рис. 14

А теперь — самое главное. Что мы предложим людям? По нашему разумению, естественно предложить построить на пути торнадо рядом с поселениями сооружения типа решетки на опоре (рис.14). Решетка (4) в виде перфорированного цилиндрическими каналами основного цилиндра — это лишь вариант того тела, которое будет изменять направление воздушных потоков (5), завихрять их и уже потом возвращать их основному вихревому потоку. Далее, понятно, сам торнадо (1,2,3) либо борется с собой до той поры, пока не иссякнет его энергия, либо он переместится подальше от людских поселений и угодий.

На наш взгляд, такой способ борьбы самый оптимальный.

И — прощай, торнадо!

Статья опубликована в Журнале «КВАНТ» №3/2005г.