78
Глава 3.
Сегодня этот переход можно оценить как переход части движения с макроуровня на микроуровень, внутрь движущихся тел. Поэтому, когда тела не полностью обмениваются энергией, это значит, что они обмениваются только «не уничтожаемой» частью энергии, Вторая часть, которая переходит из формы явного движения в форму тепловую, в большинстве случаев оказывается необратимой, тогда это «потери».
Однако нашлось исключение из всех подобных процессов, связанное с формированием эфирных (газовых) вихрей, в которых потенциальная энергия окружающей вихрь газовой среды способна самопроизвольно перейти в форму кинетической энергии вращения вихря, а затем в процессе диффузии вихря самопроизвольно же возвратиться обратно в тепловую форму энергии окружающей среды.
Именно так формируются в земной атмосфере атмосферные вихри - циклоны и смерчи (торнадо). Относительно небольшая энергия этих вихрей в начале их образования затем возрастает за счет тепловой энергии (давления) окружающей их атмосферы, и к концу формирования эти вихри обладают уже огромной разрушительной силой.
В современных гидро и аэродинамике фактически не делается различий между жидкостными и газовыми вихрями, и это является источником многих недоразумений в этой области. На самом деле, несмотря на совпадение некоторых характеристик газовых и жидких вихрей, между ними существуют и принципиальные отличия. Эти отличия кроятся в самой природе газа и жидкостей. В жидкости молекулы непосредственно соприкасаются друг с другом, поэтому сжатие жидкости - это сжатие самих молекул. Газ же состоит из молекул, находящихся на значительных расстояниях друг от друга, и сжатие газа происходит за счет сокращения длины свободного пробега молекул. При одних и тех же усилиях степень сжатия газа многократно превышает степень сжатия жидкости. Принципиально то же относится и к разрежению: при разрежения жидкости нужно оторвать молекулы друг от друга, преодолев силу их сцепления друг с другом, на что тратят¬
Исходные данные для рассмотрения космических явлений
79
ся значительные усилия и дополнительная энергия, при разрежении газа увеличивается длина свободного пробега, а для этого нужны усилия значительно меньшие.. Эти различия строения жидкостей и газов обусловили соответствующие различия в строении жидкостных и газовых вихрей, что практически не учитывается современной газовой динамикой.
Среди различных факторов, отличающих жидкостные и газовые вихри, важнейшими являются наличие пограничного слоя на поверхности и разрежение во внутренней области, характерные для газовых вихрей и отсутствующие в жидких вихрях. Поэтому рассмотрение газовых вихрей как вихревых нитей, подчиняющихся закону постоянства циркуляции, что характерно для жидкостных вихрей, для газовых вихрей может быть применено только при малых интенсивностях и никак не пригодно для интенсивных газовых вихрей, скорость потоков газов на поверхности которых велика и даже приближается к звуковой.
На поверхности интенсивных газовых вихрей образуется пограничный слой, толщина которого составляет всего несколько процентов от радиуса вихря, но именно этот слой удерживает тело вихря от разрушения, которой его подвергает центробежная сила. В этом пограничном слое происходит перепад скорости, температуры, давления, вязкости от значений на поверхности вихря до значений этих параметров во внешнем пространстве.
Во внутренней области газового вихря центробежная сила вращения выбрасывает молекулы к стенкам вихря, благодаря чему внутренне давление становится меньше внешнего давления, и эта разность давлений заставляет тело газового вихря сжиматься. Сам такой процесс сжатия происходит по закону постоянства момента количества движения, что подробно рассмотрено в первой части настоящей книги в параграфе 4.3 «Энергетика газовых вихрей».
При сжатии тела вихря внешним давлением происходит перераспределение энергий между внешней средой и телом вихря: потенциальная энергия внешнего давления газа уменьшается за счет разрежения газа вблизи тела вихря, поскольку для внешнего газа
