Сибирские огни, 1981, № 2

...П Р И Р А С Т А Т Ь Б У Д Е Т С И Б И Р Ь Ю 167 так далеко,— а вот задуть свечу на таком расстоянии вам вряд ли удастся... Дымовые кольца известны давно. Это своеобразное и сравнительно легко на­ блюдаемое гидродинамическое явление привлекало и привлекает внимание многих исследователей. Интерес к нему связан, с одной стороны, с трудностями физическо­ го Й математического характера, возникаю­ щими при попытке создать теорию этого явления, и, с другой стороны, с возможно­ стью его использования для объяснения ряда загадочных явлений в морях, океа­ нах и атмосфере. В чем сущность этого явления? Попробуйте бросить подальше обыч- ный воздушный шарик в резиновой обо­ лочке— он пролетит расстояние всего 1—2 м. В то же время хорошо известно, что если с той же скоростью кинуть (на­ пример, вытолкнуть поршнем из трубки) такую же массу воздуха без оболочки, она пройдет расстояние в 10—15 раз больше. Классический способ образования вих­ ревых колец состоит в следующем: в верх­ ней крышке коробки с эластичным дном делается небольшое круглое отверстие. Коробка наполняется дымом. Если теперь ударить по эластичному дну, из отверстия вылетает порция дыма. Таким образом, по­ лучают вихревые кольца, радиус которых порядка 10—20 см и скорость — около 10—15 м/сек, в зависимости от диаметра отверстия и силы удара. Я часто воспроиз­ водил оба опыта (с воздушным шариком и с дымовыми кольцами), когда читал всту­ пительную лекцию для учеников летней физико-математической школы в Новоси­ бирском академгородке. Вихревые кольца гораздо большего раз­ мера (радиусом до 2 м) и большей ско­ рости (до 100 м/сек) можно получить с по­ мощью взрывчатых веществ. В баке или в трубе, закрытой с одного конца, произ­ водится подрыв заряда, расположенного у дна. Вихревое кольцо, получаемое при подрыве заряда весом около 1 кг в баке радиусом 2 м, проходит расстояние свыше 500 м, причем вылетает оно с характерным свистом, похожим на шум реактивного самолета. Мы делали такие опыты, уеди­ нившись для этого на одном из необитае­ мых островов Обского моря (водохрани­ лища Новосибирской ГЭС). Белое дымовое кольцо быстро взмывало и исчезало в не­ бе — я думаю, что многие, кто наблюдал его издали, до сих пор пребывают в уве­ ренности, что видели «летающую та­ релку»... Почему же все-таки вихревое кольцо летит далеко, а воздушный шар — близко? Дело в том, что воздух в шаре отгорожен от воздуха, в котором он движется, шар летит как твердое тело, и силы сопротив­ ления быстро тормозят его движение. Совсем иначе обстоит дело с порцией воздуха (или дыма), вытолкнутого из от­ верстия или 'из бака. Центральная часть этой струи движется быстрее, на перифе­ рии ее тормозит окружающий неподвиж­ ный воздух— и тогда эта движущаяся пор­ ция дыма принимает форму вихревого кольца. У такого кольца сопротивление значительно меньше (примерно так же, как гораздо легче катить бревно, чем та­ щить его волоком). Интерес к проблеме вихревых колец сильно возрос после появления атомных бомб, при взрыве которых образуется характерное грибовидное облако. Такое облако, структура которого аналогична структуре вихревого кольца, с большой скоростью поднимается на высоту свыше десятка километров. Аналогичное явление наблюдается и при взрыве больших заря­ дов обычных взрывчатых веществ. Вихревое облако формируется в этих случаях за счет выталкивающей подъем­ ной силы, которая появляется потому, что масса горячего воздуха, образующаяся при взрыве, легче окружающей среды. Вытал­ кивающая сила играет существенную роль и при дальнейшем движении вихревого облака. Несмотря на большое число работ, по­ священных данной проблеме, многие важ­ ные и интересные вопросы, к ней относя­ щиеся, до последнего времени оставались без ответа. Исследования, проведенные в последнее десятилетие как в СССР, так и в США, способствовали сильному сдвигу в этой области. На основе многочисленных опытов создана математическая модель, позволяющая определять закон движения, структуру вихревых колец, количество примеси, которое они могут переносить, и другие характеристики. В Институте гидродинамики Сибирского отделения предложено недавно новое интересное практическое приложение вихревых колец, образованных взрывом,— для тушения пожаров на фонтанирующих нефтяных и газовых скважинах. Факел гасится пускаемым по оси фонтана вихре­ вым кольцом, которое отрывает горящую массу от устья скважины. Для тушения горящего нефтяного фонтана, выбрасываю­ щего 6000 тонн в сутки, потребовалось всего 6 кг взрывчатки. Природа и окружающий мир дают нам неисчерпаемый запас загадок и проблем. Как правило, новые методы познания, раскрывая сущность одних процессов, вскрывают еще больше новых, пока не­ объяснимых. Есть немало явлений, над рас­ шифровкой которых ведутся работы не одно столетие, например, проблема шаро­ вой молнии. Бурное развитие новой техники, уско­ рение процесса познания ставят множест­ во проблем, количество которых намного превосходит возможности ученых. •Нужда в исследователях, способных видеть про­ блемы, ставить и решать их, с годами не только не убывает, но стремительно воз­ растает. Опыт говорит, что, при одинаковых при­ родных данных, чем раньше юноша или девушка, даже мальчик или девочка, нач­ нут приучать свой интеллект к поискам интересного в окружающем мире, к по­ пыткам объяснить различные явления при­ роды, к решению трудных задач, тем боль- \