Математики МГУ предложили новую модель зарождения и развития смерча
Новую математическую модель для описания зарождения и развития смерча разработали специалисты кафедры математической физики факультета вычислительной математики и кибернетики (ВМК) МГУ, 29 августа сообщает пресс-служба университета.
В основании модели положены уравнения непрерывности и движения неоднородной жидкости. Ее исследование показало, что ключевым фактором в формировании смерча выступает высокая скорость вращения воздуха — вихря, которая создает значительный перепад давления между внешней и внутренней полостью вихря.
Результаты исследования были представлены в докладе «Математическая модель смерча и уравнения Навье-Стокса», представленном на Всероссийской конференции «Ломоносовские чтения-2024».
Модель демонстрирует, что смерч зарождается при движении вихря вниз, с верхних слоев атмосферы при высокой скорости вращения и, развиваясь, продолжает наращивать эту скорость, достигая в результате поверхности земли. После этого развитие смерча становится практически стационарным, кроме тонкого пограничного слоя, обеспечивающего выполнение граничных условий на земной поверхности.
Внешняя форма смерча определяется скоростью вращения нелинейно и источником возбуждения в верхних слоях атмосферы. Поэтому невозможно указать единую для всех вихрей геометрическую форму. Внутри полости смерча давление на 10–20% ниже относительно регулярного давления на той же высоте. Этот перепад давления вызывает на суше вертикально восходящий поток газо-пылевой смеси и воды на море.
Вязкости воздуха играет существенную роль в математической модели явления. Однако в обычных атмосферных условиях к исчезновению смерча приводит прекращение действия внешних сил в верхних слоях атмосферы, а не вязкое трение.
Профессор кафедры математической физики факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ Андрей Баев отметил:
«Эта работа представляет собой значительный шаг вперед в понимании механизма зарождения и развития смерча. Мы уверены, что наши результаты помогут в разработке более точных моделей прогнозирования этого явления».
