Baltie caurumi un virtuves izlietnes

Atveriet virtuves krānu, un vienmērīgā ūdens strūkla izkliedēsies plānā, apaļā diskā, kad tā atsitās pret izlietni. Šim diskam ir neparasta īpašība: to ieskauj apļveida lūpa, kurā pēkšņi mainās ūdens augstums.

Šis tā sauktais hidrauliskais lēciens ir mulsis fiziķus jau vismaz simts gadus (Džons Struts, citādi pazīstams kā Lords Reilijs, 1914. gadā publicēja pirmo fenomena matemātisko aprakstu). Šāda veida hidrodinamiskās problēmas ir ļoti grūti risināt.

Pēdējos gados ir pastiprinājusies hidraulisko lēcienu izpēte. Tas ir tāpēc, ka dažādi fiziķi ir norādījuši, ka hidrauliskie lēcieni ir daudz eksotiskāku objektu piemēri: baltie caurumi, melno caurumu ekvivalents laika gaitā. (Baltais caurums ir reģions, kas var izstarot viļņus un daļiņas, bet kurā viļņi un daļiņas nevar iekļūt.) Lai gan tas ir interesants minējums, neviens nav nācis klajā ar eksperimentālu pierādījumu.

Līdz šim brīdim. Šodien Gils Jannes no Nicas Sofijas Antipolisas universitātē Francijā un amis sniedz tieši to pierādījumu, ko visi ir meklējuši. Baltais caurums pastāv, ja ūdens plūsma pāri hidrauliskajam lēcienam ir ātrāka nekā viļņi spēj pārvietoties. Tas nozīmē, ka viļņi var izkļūt no cauruma, bet nevar iekļūt tajā pret plūsmu.

Bet to pierādīt ir sarežģīti. Problēma ir saistīta ar šo divu baltā cauruma raksturīgo īpašību mērīšanu: ūdens plūsmu apļveida diskā un ātrumu, ar kādu viļņi pārvietojas pa šī ūdens virsmu.

Problēma ir tāda, ka ūdens slānis ir plāns, tāpēc to ir grūti izmērīt ar jebkādu precizitāti.

Tomēr Jannesam un citiem ir veids, kā šo problēmu atrisināt. Tā vietā, lai tieši izmērītu šīs divas īpašības, ir iespējams atrast to attiecību, izmērot Mach konusu, kas saistīts ar superkritisko plūsmu lēciena iekšējā reģionā.

Tas izklausās sarežģīti, bet patiesībā ir vienkārši. Ieduriet pirkstu plakanajā ūdens diskā, un V-veida plūsma ap to ir Mach konuss. Šīs v formas leņķis ir kritiskā vērtība, kas jums jāizmēra (skatiet attēlu).

Jannes un amis saka, ka viņu mērījumi pirmo reizi pierāda, ka apļveida lēciens patiešām ir tik eksotisks, kā visi domāja. Mēs piedāvājam eksperimentālu demonstrāciju, ka apļveida hidrauliskais lēciens ir hidrodinamisks balts caurums, viņi saka.

Tas ir pārsteidzošs rezultāts. Tas nozīmē, ka jūsu virtuves izlietnē ir iespējams reproducēt visuma eksotiskāko objektu īpašības. Forši!

Atsauce: arxiv.org/abs/1010.1701 : Apļveida lēciens ir balts caurums

paslēpties