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到底是水流還是冰呢?

自從一股看起來很奇怪的水流的動圖出現在reddit上之後,網民們都開始好奇起來,想知道究竟發生了什麼事情。


到底是水流還是冰呢?


在下面的動圖中,第一眼看上去這股水流看起來如此平坦且靜止不動,以至於你會以為它是一塊冰。直到某個人的手指插進去擾亂水流,你才會發現其實它根本就不是冰塊。

這是reddit用戶Namaqq上傳的動圖。


到底是水流還是冰呢?


這一動圖給人一種變魔術的感覺,而這一奇怪現象背後的物理學知識也非常酷。


看來解釋動圖中水的表現最可靠的方法,是名為層流的現象。層流是流體的一種流動狀態。當流速很小時,流體分層流動,互不混合,稱為層流,或稱為片流;逐漸增加流速,流體的流線開始出現波浪狀的擺動,擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加,此種流況稱為過渡流;當流速增加到很大時,流線不再清楚可辨,流場中有許多小漩渦,稱為湍流,又稱為亂流、擾流或紊流。

這意味著上面動圖中的水流正在緩慢地流出充氣水池,水流的速率、壓力和其它特定的屬性都維持在完美的定值上。直到某個人將手指插進去為止。


層流的相反狀態是亂流,當血液流經動脈的時候、熔岩流、大氣層和海流中經常會見到這種現象。


是它們之間不同之處的演示如下,最上面是層流,下面是亂流:


到底是水流還是冰呢?


你可以看到上面兩種流動狀態非常穩定,以至於在沒有顏色的幫助下你無法辨別它們是否在向前移動,亂流則經歷著恆定和不規則的起伏。

你可以看到在下面兩個亂流的例子中,亂流的速度大小和方向不斷在發生改變,但它的主體卻朝著某個特定的方向移動。當你將地球上空氣流動視覺化之後,就會看到這個:



所以你知道了,它沒有被凍住,也不是魔法,只是過時的流體動力學而已。


[肌肉桃 via Sciencealert]

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