漩涡的产生原理

发布网友 发布时间：2022-04-22 09:25

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热心网友 时间：2023-08-03 20:26

首先，这是一个迷人的问题！最后，旋涡的产生原理绝非简单！

1. 迷人的旋涡

静静凝视河面的人，常常会为一个突然出现的旋涡而兴奋不已。即使是在复杂的河道中，水面的旋涡也能持续相当长的时间。如果你再仔细观察这些旋涡的形状，你一定会被它和飓风、气旋、星系，以及水池中肥皂泡沫，这些自生的图像之间的相似性所吸引。然而，你也许会不经意地好奇并疑惑，它们真的相似吗？难道自然真的在跨度如此巨大的尺度上，无声地呐喊着它的相似性吗？这个旋涡结构是什么？它是因为什么原因而生成的？人们何以还没有理解它？

    回答这一连串的惊问，当然面对着巨大的困难。要不然，如此明显的直观相似性背后的原因，也不会到现在还没有被清晰的揭示过。然而回答这些问题，当然也面向着巨大的学术进步，它将把我们目力所及的自然世界的构造过程，展示得一览无余。至少，回答它们，将让我们理解这个自然世界中最为普遍的运动，以及它那大善大美的结构——旋涡。

    学术以实践为归宿，实践以实证为开端。那么首先就让我们来展示实证，然后再将这些实证背后的原因一一探求。我们发现，这些旋涡的几何结构，可以用大简大易的旋涡螺线rφ=1来表示。其中r和φ分别是极坐标中的极径和极角。

2. 旋涡星系是旋涡螺线rφ=1

我们就从目力所及最远处的旋涡星系开始，梳理我们的实证。在宇宙中，旋涡星系被认为多得像海边沙滩上的沙子，整个宇宙就是以它们为基本单位构成的。因此，在它们的结构中验证这条旋涡螺线，就是在宇宙的最基本单元上验证它。

如果从天文学家哈勃（1889—1953），在星系天文学方面的开创性工作算起，人们对银河系以外星系的研究，仅有差不多100年的历史。在古老的天文学面前，这是一门处于发展初期的学问。然而，这门细致地研究星系结构的天文学新专业，刚一诞生，它就要*西方自古希腊传下来的延续了数千年的天文和物理知识。据这门新专业的报告，我们应该在旋涡星系的旋臂中发现暗物质，在旋涡中心发现黑洞，在星系之间发现暗能量，还有引力波，虫洞，以及宇宙以超过光速膨胀等等，几乎所有匪夷所思的东西，都能从旋涡星系中涌出来。但如果有人轻轻地问一句，旋涡星系的几何结构是什么？它们是不是都一样？是不是都具有可比性？世界起初一下子安静了，因为没有人知道答案，然后又突然人声鼎沸，因为每个人都大声喊出自己的看法。你看，除了不知道这个东西是什么以外，星系天文学家已经知道了这个东西的其他几乎一切，多么了不起的成就。

将旋涡螺线rφ=1叠加在图1所示的多个旋涡星系的图像上，高度的重合明确地支持旋涡星系的结构应该就是这条旋涡螺线。图1a所示是壮观的天线星系，它于1785年被威廉∙赫歇尔（William Herschel）发现。不过那时只能说发现了天空中一个星表上从未记录过的亮点。它的图像照片，其实所有的星系的高分辨率照片，都是1990年4月的哈勃太空望远镜，及其此后其他太空望远镜发射以后才得到的。天线星系位于乌鸦星座，与地球间的距离是0.62亿光年。这张图像是由钱德拉X射线天文望远镜（The Chandra X-ray telescope）、哈勃望远镜（ Hubble Telescope）和斯皮策望远镜（Spitzer Space Telescope）拍摄的图像合成的。天线星系之所以得到这个名称，因为它长长的旋臂结构看起来像天线。它的学名叫NGC 4038/NGC 4039，人们认为它具有两颗星系之间碰撞的特征。但是，从图中和照片重合的旋涡螺线rφ=1来看，它的结构无疑是整齐的和有规矩的。

以上摘自《旋涡论》第一卷，第一章。

专著封面

版权页及宇宙中的旋涡星系

星系、气旋、飓风和蜗牛的旋涡结构

动物、实验室中展示出的旋涡

热心网友 时间：2023-08-03 20:27

漩涡的产生原理：是由于地转偏向力物体在地球表面垂直于地球纬线运动时，由于地球自转线速度随纬度变化而变化。由于惯性，物体会相对地面有保持原来速度的运动方向的趋势，这就叫地转偏向力。
漩涡无处不在，可以说有差异的地方就有形成漩涡的可能。漩涡是两股或两股以上方向、流速、温度等存在差异的能量（如气流、水流、电流、磁流、泥石流等）相互接触时互相吸引而缠绕在一起形成的螺旋状合流。
合流在漩涡平面轴线方向形成一进一出的出入口。在入口处，合流被吸入；在出口处，合流被喷出。入口处相当于所谓的黑洞；出口处相当于所谓的“宇宙大爆炸”。
在形成漩涡的两股或两股以上能量中，速度快、温度高的一支能量为正，反之，流速慢、温度低的一支能量为负；这其实就是所谓的阴阳鱼。

扩展资料
在北半球，物体从南向北运动，地球自转线速度变小，物体由于惯性保持线速度不变，于是就向东偏向，相对运动方向来说就是向右。从北向南运动时，地球自转线速度变大，于是就向西偏向，相对运动方向也是向右。所以在北半球物体运动时统一受到向右的地转偏向力。同理，物体在南半球运动时统一受到向左的地转偏向力。
水流产生的漩涡，假如没有地转偏向力的话，那么水流将会沿着从中心出发的放射状线条流入，流入速度方向指向中心。
例如在著名的赤道之国厄瓜多尔的赤道线上，用漏斗注水实验时，水流呈垂直下降而不形成漩涡。在北半球，流入速度方向偏右，所以流入的水流速度方向指向中心偏右位置，这就形成了逆时针的漩涡。同理在南半球形成顺时针漩涡。
参考资料来源：搜狗百科——漩涡

热心网友 时间：2023-08-03 20:27

先想想水流漩涡是怎么来的。大部分的资料，甚至是物理老师都告诉我们水流漩涡是因为科氏力。因此北半球的漩涡是顺时针旋转，南半球是逆时针。科氏力确实造成了地球上风向的改变，但科氏力会影响水流漩涡吗？如果科氏力会影响水流漩涡，那我们平常打篮球、打撞球时应该也会受科氏力影响，可是好像没有吧！事实上，水流漩涡只是因为水缸的不平稳或是水中原本就有的扰动造成的。若水一开始有一点点顺时针旋转，当水逐渐漏掉，由于角动量守恒，角速度势必就会增加，我们也就会看到水流漩涡了。假设水缸底部完全水平，水中也完全没有扰动，那么不论是在何处，水都会直接向下流，没有漩涡。所以说，并没有所谓北半球顺时针流下，南半球是逆时针。这只不过是有人用科氏力解释的产物。不相信的话可以自己找不同的水缸做做实验看看。如果水流漩涡与科氏力有关系的话，那在赤道线上水流漩涡也就没有特定的方向了。