1tom - 0406.htm
464
о
л СХ
статиггич. характеристиками. Для таких течений уда╦тся достигнуть существ, упрощения задачи и построить решения типа быстрого динамо для ср. поля и его корреляционной функции. Как было показано М, Штен-беком (М. Stcenbeck), Ф. Краузе (F. Krause) и К.-Х. Рэдлсром (К.-Н. Ra'dler), для усиления ср. поля случайные движении не должны обладать отра-жат. симметрией. Нарушение отражат. симметрии означает преобладание правовинтовых движений над лево-нинтоиыми, или наоборот, т. е. наличие ср. спиралыюсги течения. Такая турбулентность не типична для лаб.
экспериментов и должна быть специально создана. Однако в космич. условиях она возникает естеств. образом благодаря вращению неоднородных небесных тел. Действие спиральной турбулснт* лости иллюстрирует рис. 3; преобладание течений указанного на рис. (вни-
Рис. 4. Изменение магнитного поля неоднородным лращонисм плазмы.
ау) тип;) (левосторонняя спираль) приводит к появлению аж'ктрич. тока j, параллельного маги. полю. Такой ток, в свою очередь, созда╦т магн. поле, перпендикулярное исходному полю- Повторное применение эффекта к новому полю созда╦т поле, параллельное (или аптппарнллельнос) исходному, т. е. приводит к самовозбуждению системы. Эффект, к-рый оказывает на магм, ноле неоднородное (дифференциальное) вращение, показан на рис. 4. Из-за зависимости угл. скорости от расстояния до оси вращения происходит накручивание вмороженных магн. силовых линий. В результате из исходного полоидального (меридионального) поля В └ образуется азимутальное поле/^ф. Штриховым кружком отмечена одна петля, созданная турбулентными движениями, указанными на рис. 3. Эти два эффекта составляют основу объяснения происхождения крупномасштабных магн. полей в ядрах планет, конвективкых оболочках уве'зд (н частности, при объяснении циклпч. активности Солнца и зв╦зд}, в аккреционных дисках, окружающих двойные зв╦зды и наблюдаемых как peim . источники, в галактич. дисках и др.астрофпз. объектах. В дополнение к указанным двум эффектам крупномасштабное поле подвергается турбулентной диффузии (см. Переноса, процессы в плазме), к-рая обычно гораздо эффективнее омической. Кроме того, неод-породна» (в частности, у границ) турбулииовапная проводящая среда с большим Нет вед╦т себя подобно диа-магнетмку, выталкивая крупномасштабное магн. поле из турбулентной области. К выталкиванию маги, поля щнпюдят н ламинарные течения плазмы с замкнутыми линиями тока. При умеренных магн. числах Рсйнольд-са своеобразный эффект вытеснения ноля возможен в ячеистой конвенции, в к-рой жидкость поднимается в топологически несвязанных центрах ячеек и опускается у границ ячеек, приводя к преимущественной концентрации поля ко дну копвектитшого слоя.
Для нахождения скорости роста поля при больших Rem к быстром динамо достаточно вначале решить задачу в приближении полной вморожеппости (а ≈со). Так доказали существование и положительность скорости роста поля и пространственно однородных случайных потоках, обновляющихся через детерминированные пли случайные промежутки времени (д инамо-теор е-м а). Учит конечной малой магн. диффузии выполняется затем по возмущений теории. Распределение генерируемого магн. поля при этом оказывается неоднородным в пространстве и во времени, имеются острые редкие пики (н е р с м е ж а с м о с т ь). Интересный промежуточный тип динамо, по-видимому, возможен в тр╦хмерных стационарных точениях, отд. линии тока к-рых всюду 470 плотно наполняют конечные пространственные области.
или grad р ≈
связывающему давление р с вектором массовых сил F и справедливому кик дли идеальной, так и для вязкой жидкости, а также и для сжимаемых газов (см. Аэростатика]. Ур-нию равновесия однородной несжимаемой жидкости можно удовлетворить лишь в случае, когда массовые силы имеют потенциал 6\\ т. с. 7^=grad U. При отсутствии массовых сил К=0 и ур.ние {1} выражает Паскаля закон р ≈const, а если единств, массовой силон является сила тяжести, характеризуемая ускорением #, то в однородной несжимаемой жидкости давление возрастает с глубиной по линейному закону
P'-PQ-\\ pgz. (2)
где РО ≈ давление на поверхности 2≈0, а г ≈ глубина, отсчитываемая от поверхности в направлении ускорения д. На этом законе Г. основаны измерение давления с помощью жидкостных манометров, действие поршневого насоса и гидравлич. пресса.
Неравномерное распределение давления в жидкости созда╦т гидростатич. подъ╦мную силу, действующую на тела, частично или полностью погруж╦нные в жидкость. Давление жидкости на замкнутую поверхность погруженного тела в поло сил тяжести определяется Архимеда законом^ следующим из ур-ний Г. и позво-
Здесь скорость экспоненц. роста данной моды поля поло-1 жительна на конечном интервале изменения Rem и ста. \ новится отрицательной и большой по абс. величине с [ увеличением Rem. ч Лит.: М о ф ф а т Г. К., Возбуждение магнитного поля » в проходящей среде, пер. с англ., М,, 1980; В а и н ш-? т е Я н С. И., 3 е л ь д о в и м Я. Б., Р у з м А и к н и А, А., ^ Турбулентное пинами и астрофизике, М., 1980; П а р к е р Е. Н,, \; Космические магнитные поля, пер. с англ., ч. 1≈2, М., 1982; ^ Краузе Ф., Р э д л е р К.-Х., Магнитная гидродинамика f средних полей и теория динамо, пер, с англ., М., 1984; Z е 1- к dovich У. В., Magnetic fields in astrophysics, L., 1984. J
ГИДРОМЕХАНИКА ≈ раздел гидроаэромеханики, в $ к-ром изучаются движение и равновесие несжимаемых " жидкостей и их взаимодействие с тв╦рдыми телами. Ранее Г. часто наЗч всю гидроаэромеханику, включая в не╦ и проблемы движения и равновесия сжимаемых сред. Во 2-й пол. 20 в, наука о движении сжимаемых жидкое-тей (газов) выделилась в самостоят, раздел гидроаэромеханики ≈ газовую динамику.
Г. исторически наиб, рано возникший и сильно развитый раздел механики жидкостей и газов; она подразделяется на гидростатику и гидродипам.ику. Законы равновесия жидкостей, в т. ч. теория равновесия воды в океанах и воздуха в атмосфере, теория плавания и устойчивости плавающих тел, рассматриваются в гидростатике. Кинематика жидкой среды, законы движения идеальной и вязкой жидкости и е╦ силовое взаимодействие с тв╦рдыми телами изучаются в гндродинами-ке, где разработаны эффективные тсоретич., гл. обр, г матем,, методы исследования. Мн. прикладные инженер-ные задачи Г., возникающие в технике, могут быть решены па основе приближ╦нных, в т. ч. эмпирич. закономерностей, устанавливаемых в гидравлике.
Лит.: К о ч и н Н. Е., К и б с л ь П. Л., Р о з с Н. В., Теоретическая гидромеханика, ч, 1, (i имд., ч. Ч, 4 и;щ_, М., 19(>Я; С е д о н Л, И., Механика сплошной среды, 4 и:>д., т. 2, М., 1Я84. С. Л. Биитевец-кий. ГИДРОСТАТИКА ≈ часть гидраметан-ики, н к-poii изучают равновесие несжимаемых (капельных) жидкостей, При равновесии скорость г≈0, поэтому неразрывности уравнение принимает вид др/dt≈O, т, е. поле плотности р стационарно (не зависит от времени (), а т. к. жидкость несжимаема, то плотность не зависит и от координат. Т. о,, p=const; это условие представляет собой ур-ние состояния несжимаемой жидкости, Эйлера уравнение к Навъе ≈ Стокса уравнения приводятся в случае равновесия к одному и тому же ур-мию
др
(1)
")
}
