湍流效应科学家成功拍摄到湍流效应照片(图)

德国马克斯·普朗克综合技术系统动力学研究所、美国康奈尔大学、法国国家科研中心实验室以及丹麦里索国家实验室的科学家团队,通过一项创新的科研手段,成功地捕捉到了强湍流环境下粒子的运动轨迹,这一成果是借助专门研发的高速照相机系统完成的。


在他们公布的一张照片(图一)中,我们可以清晰地看到粒子在湍流中的移动路径。图片中,颜色代表了粒子的速度:蓝色表示粒子运动缓慢,红色象征着快速移动,绿色则代表中等速度。这为我们理解湍流中的复杂动态提供了一个直观的视觉线索。


另一张照片(图二)展示了大量聚苯乙烯小球(直径25微米)在湍流中的移动情况,这些小球在绿色激光的照射下,展现出涡流中的动态变化。这些观察结果与巴特切罗尔条件高度契合,巴特切罗尔条件广泛用于描述地球上大部分的湍流运动。


值得注意的是,实验结果显示,在涡流中,粒子从一个位置分离的过程,实际上比理论预测的要慢得多。这一发现揭示了湍流行为的微妙之处,对于深入理解湍流现象具有重要意义。




扩展资料

大气层中空气密度的无规则起伏称为大气湍流。湍流对光束传输的影响称为湍流效应。在地球表面,热空气上升,冷空气下沉,形成空气对流。这样,在大气中各点的温度和密度是无规则变化的,这种变化随高度和风速而不同,变化较为剧烈时形成湍流。而大气的折射率取决于密度,因此大气的折射率也随空间和时间作无规则的变化,从而形成了大气湍流效应。湍流效应主要表现为强度起伏;相位起伏(光束相位的不稳定,即相位的空间起伏和相位的时间起伏)和方向起伏(光束在大气中传输时,发生偏离某一固定方向的随机性波动)。



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