Ученые пересмотрели законы образования снежинок
Ученые из Сколковского институт науки и технологий (Сколтех) вывели гидродинамические уравнения, которые по-новому объясняют процессы образования снежинок, дождевых капель, колец Сатурна. Об этом сообщает Naked Science.
Традиционно процессы, подобные образованию снежинок, объясняются с помощью уравнений, которые сформулировал польский физик Мариан Смолуховский в начале прошлого века. Его уравнения описывают эти процессы с точки зрения количества агрегатов разного размера и скорости агрегации (кинетических коэффициентов). Такие коэффициенты отражают, как быстро агрегаты объединяются и образуют более крупные частицы.
При этом уравнения Смолуховского не учитывают пространственных неоднородностей: в действительности снежинки или капли дождя формируются не в идеально однородных системах. Чтобы описать поведение частиц в реальных условиях, ученые совмещали уравнения Смолуховского с уравнениями Эйлера или Навье - Стокса. Однако такой подход иногда приводит к недопустимо высокой погрешности.
Решение проблемы предложили старший научный сотрудник Александр Осинский и профессор Николай Бриллиантов из Центра искусственного интеллекта Сколтеха. Они вывели новые гидродинамические уравнения с новыми кинетическими коэффициентами.
«Эти кинетические коэффициенты новой природы сочетают в себе свойства транспортных и реакционных коэффициентов. Причем для агрегирующих флюидов они имеют такое же фундаментальное значение, как вязкость или теплопроводность для обычных жидкостей», - сообщил Бриллиантов.
Компьютерная симуляция показала, что гидродинамические уравнения Смолуховского - Эйлера с новыми коэффициентами позволяют создавать «весьма точные и адекватные» модели. Ученые ожидают, что новые уравнения, среди прочего, повысят точность анализа загрязнения воздуха частицами твердой фазы.