На пульсаре - Кадомцев Б.Б.
ISBN 5-85504-013-5
Скачать (прямая ссылка):
44
6. Своенравные фонтаны
примерно сохраняет свое значение. Происходит это потому, что для величины
ускорения действительно важна массовая плотность жидкости, так что
возрастание поперечной массы замедляет весь процесс.
А почему установившаяся скорость слабо зависит от анизотропии? Потому что
меняется характер обтекания вокруг пузырька: область обтекания становится
вытянутой вдоль магнитного поля, так что ее продольный размер оказывается
в /3-1 раз больше поперечного размера. Возмущение скорости обтекания,
соответственно, уменьшается, и поэтому сила сопротивления не испытывает
существенного увеличения.
Таким образом, в анизотропной жидкости пузырьки поднимаются "косо", почти
вдоль направления магнитного поля.
А что происходит с дождевыми каплями? Их ускорение, конечно, не очень
сильно чувствует анизотропию воздуха, так как воздух на три порядка легче
воды. Если сами капли имеют анизотропную массу, то они будут падать с
ускорением вдоль магнитного поля, как знакомые нам мячики, а затем
установится скорость равномерного падения капель из-за сопротивления
воздуха. Скорость опять будет направлена почти вдоль магнитного поля,
если /3 <С 1. Действительно, при заданной скорости капли сила
сопротивления в продольном направлении будет значительно меньше
поперечного сопротивления. Поэтому капля будет двигаться, в основном,
вдоль поля, медленно сползая в поперечном направлении.
- Ну вот, Миша, - сказал Леонид Андреевич, - мы теперь знаем очень много
о жидкостях и газах с анизотропной массой. Пора от слов перейти к
реальной жизни. Я, разумеется, не собираюсь показывать тебе пузырьки в
анизотропной жидкости - они ведут себя так, как и полагается согласно
нашим рассуждениям.
Давай лучше познакомимся с фонтанами. Компьютер, который управляет нашими
телевизионными экранами, имеет в своей памяти много различных видовых
видеофильмов. В частности, один из них снят в Петродворце и демонстрирует
его знаменитые фонтаны. В память компьютера можно заложить программу,
которая вместо течения обычной воды покажет потоки воды сильно
анизотропной. Леонид Андреевич немного поколдовал с клавиатурой
компьютера и вдруг зал, в котором они находились, засверкал яркими
красками летнего парка Петродворца, а воздух наполнился звуками падающей
воды многочисленных фонтанов.
- Теперь "включаем магнитное поле", - сказал Леонид Андреевич и набрал
ряд знаков на клавиатуре компьютера.
6. Своенравные фонтаны
45
Еще мгновение, и все фонтаны разом перекосились, а падающие струи так
резко повернулись, что Миша даже ухватился за ручки кресла - ему
показалось, что пол наклонился.
- То, что повернулись падающие струи воды - это понятно, - сказал Леонид
Андреевич. - Ведь свободно падающие тела при сильной анизотропии массы
двигаются почти вдоль пола. Примерно в том же направлении падают и мелкие
брызги в своем установившемся движении в воздухе с анизотропной массовой
плотностью. Разберемся лучше с восходящей частью фонтанов.
Рассмотрим сначала вертикальный, точнее, бывший ранее вертикальным,
фонтан. Вода с анизотропной массой, поднимающаяся сначала в трубе, похожа
на ряд бусинок, нанизанных на струну и двигающихся одна вслед за другой.
С движением каждой из таких бусинок мы уже знакомы. Вспомним, что при
этом скорость направлена по вертикали, однако импульс при произвольном
наклоне магнитного поля направлен не вертикально, а почти вдоль
магнитного поля, поскольку по предположению р± рц. Поэтому, хотя
вылетающая из вертикальной трубы жидкость движется первое время по
вертикали, она не может подняться высоко вверх: ее импульс вдоль
магнитного поля мал.
По этой причине при включении анизотропии вертикальный фонтан резко
уменьшается по высоте, а его струи начинают уходить в сторону из-за того,
что вылетающая вверх жидкость имеет большую составляющую поперечного
импульса.
Если до включения поля фонтаны были косыми, то после включения поля с
ними происходит вот что. Тот фонтан, который оказался направленным
поперек магнитного поля, укорачивается, а направленный вдоль поля
становится даже длиннее и выше, чем это было в отсутствие магнитного
поля, как показано на рис. 16 а, б. Картину образования фонтанов можно
построить и более точно, чем согласно этим качественным рассуждениям. Для
этого нужно опять преобразовать систему координат и перейти к изотропной
жидкости, т. е., как мы знаем, масштаб вдоль магнитного поля нужно
уменьшить в /З-1 = b раз, а продольную компоненту ускорения силы тяжести
увеличить в /З-1 раз. При этом трубы повернутся, несколько наклонится
плоскость горизонта, но сила тяжести по-прежнему будет направлена
перпендикулярно преобразованной горизонтальной плоскости (рис. 17).
Теперь из труб "выбросим" фонтаны жидкости с плотностью /э_|_. Как мы
видим, трубы 1, 2 очень сильно наклонены к новому горизонту, из них будут
выбрасываться наклонные фонтаны. Труба 3 почти "вертикальна" в новой
системе координат, т. е.
46 6. Своенравные фонтаны
