一個物理學家小組發現了一種特定類型的湍流的新作用–這一發現揭示了從地球的液態核心到沸水的流體流動。這項出現在《美國國家科學院院刊》上的研究以湍流對流為中心–當液體從下面被加熱時的運動。

論文的資深作者、紐約大學和上海紐約大學的數學和物理學教授張俊說：”我們的實驗揭示了自由移動的身體和熱對流之間的複雜運動。”

這項研究還包括紐約大學物理系的研究員Kaizhe Wang，特別關注Rayleigh-Bénard對流–由溫差驅動的一種對流。

最近的一項實驗研究，受地球固體核心的超級旋轉的啟發，表明當包含在圓柱體中的湍流與自由體相互作用時，會觀察到令人驚訝的平滑旋轉。紅色（暖）和藍色（冷）的帶子代表水的流動

在他們在上海紐約大學聯合研究所進行的實驗中，論文作者使用了一個裝滿水的圓柱形容器，然後從底部加熱從而產生對流。由此產生的湍流與在容器內自由移動的懸浮固體（一塊矩形板）相互作用–這種環境使研究人員能夠更好地研究湍流如何與內部的固體結構相互作用。

“令人驚訝的是，該系統變得有些特別，”張指出。”我們觀察到流動和自由固體的平滑旋轉。”

他們的研究結果表明，湍流對流與固體一起可以在兩個方向上運動–一個是順時針方向，另一個是逆時針方向–共同旋轉的速度隨著對流的強度而增加。不止如此，它們的旋轉有時可以轉換方向，這是由湍流引起的。

“這項研究的靈感來自於地球內部核心的旋轉，因為它與對流的液體核心相互作用，捕捉到了湍流和流動中的自由移動體之間的相互作用，”張解釋說。”這些發現證實了湍流可以通過與固體的互動來馴服。它還提醒我們，熱對流的力量可能在我們的地球內部發揮更重要的作用。”