Пользуясь случаем, расскажем, где ещё природа приходит к шестиугольной форме. Возможно, вы когда-то видели вулканические образования в форме пучка гексагональных вертикальных колонн. Например, знаменитая Мостовая гигантов в Ирландии или ущелье Гарни в Армении.
Их форма связана с ячейками Бенара: когда жидкость нагревают снизу, горячее вещество поднимается в центре каждой ячейки, холодное опускается по краям, и возникают шестиугольные конвективные колонны.
🔄Как и в случае с хаотичным движением воды, оба эти явления — примеры математического феномена: спонтанного образования паттернов при изотропном воздействии🔄
Когда система возмущается равномерно, без выделенного направления, и вынуждена «выбрать» форму разбивки на ячейки, шестиугольник оказывается универсальным ответом как наиболее симметричное и энергетически выгодное решение.
Это изучается в теории нелинейной динамики и формирования паттернов. Той же математикой описываются: пятна на шкуре леопарда, дюны, трещины в высохшей грязи, соты пчёл. Хотя физические механизмы в этих примерах разные.
Интересный нюанс: сам Бенар в 1900 году наблюдал шестиугольники, но позже выяснилось, что в его опытах работала не плавучесть, а градиент поверхностного натяжения (конвекция Марангони) — то есть поверхностная энергия, о которой шла речь в тексте про мёд. Так что связь на самом деле теснее, чем кажется на первый взгляд.
И напоследок — самый удивительный факт в этой же связке:
❗️Сатурн обладает одной из самых геометрически выразительных особенностей в Солнечной системе — гигантским шестиугольником, окружающим его северный полюс
Мы не знали, что это такое... до тех пор пока исследователям не удалось воспроизвести эту структуру в лаборатории. В цитате оставим подробности:
Полосатый вид Сатурна обусловлен струйными течениями (джетами), которые движутся с востока на запад в его атмосфере на разных широтах. Огромный поток в форме шестиугольника заметили лишь в 1988 году. Каждая его сторона сопоставима с диаметром Земли.
Сначала учёные предположили, что форма связана с гигантским вихрем, похожим на шторм, расположенным вдоль одной из сторон шестиугольника (подобно тому, как большой камень меняет русло реки). Однако в 2006 году вихрь исчез, а шестиугольник остался.
Тогда физики воспроизвели этот шестиугольник в лаборатории. Они поместили цилиндр объёмом 30 литров с водой на медленно вращающийся стол. Вода имитировала атмосферу Сатурна, вращающуюся вместе с планетой. Внутри резервуара они установили небольшое кольцо, вращающееся быстрее самого цилиндра. Это создавало миниатюрное «струйное течение», которое учёные отслеживали с помощью зелёного красителя.
Чем быстрее вращалось кольцо, тем менее круговым становился зелёный поток. По его краям возникали небольшие вихри, которые постепенно усиливались и увеличивались, заставляя жидкость внутри кольца принимать форму многоугольника. Изменяя скорость вращения, исследователи могли получать различные фигуры: овалы, треугольники, квадраты.
*️⃣Подобные многоугольные структуры наблюдались и в центре мощных ураганов на Земле, хотя они быстро исчезают.
Кстати, это ещё один пост, написанный с подачи подписчика. Запрос, правда, был на уравнение стекания мёда с ложки, но вместо занимательной псевдонауки мы замахнулись на вещи помасштабнее.
Предлагайте свои темы и задавайте интересующие вас вопросы в комментариях. Разберёмся и вам расскажем ❤️
#как_устроено