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Jul 06, 2023

物理学者が流体の流れの温度を測定し、乱流の新たな役割を発見

Un team di fisici ha scoperto un nuovo ruolo per alcuni tipi di materia.

物理学者のチームは、特定のタイプの乱流の新たな役割を発見しました。この発見は、地球の液体核から沸騰水に至る流体の流れに光を当てます。

現れた研究は、米国科学アカデミー紀要誌で、下から加熱されたときの流体の動きである乱流対流に焦点を当てています。

「私たちの実験は、自由に動く物体と熱対流の間の複雑な動きを明らかにしました」と、論文の主著者であるニューヨーク大学（NYU）およびニューヨーク大学上海の数学と物理学の教授であるジュン・チャン氏は述べています。

ニューヨーク大学物理学科の研究者であるKaizhe Wang氏も参加したこの研究では、温度差によって引き起こされる対流の一種であるレイリー・ベナール対流に特に焦点を当てた。

ニューヨーク大学上海共同研究所で行われた実験では、論文の著者らは水を満たした円筒形の容器を使用し、それを底から加熱して対流を作り出した。 結果として生じる乱流は、コンテナ内で自由に移動する浮遊固体 (長方形のパネル) と相互作用しました。これにより、研究者は、乱流がコンテナ内の固体構造とどのように相互作用するかをよりよく研究できるようになりました。

「驚くべきことに、システムはある程度正常に動作するようになります」と Zhang 氏は指摘します。 「流れと自由固体の滑らかな回転が観察されました。」

彼らの結果は、乱流対流が固体と一緒になって、対流の強さに応じて共回転速度が増加しながら、時計回りと反時計回りの 2 つの方向に移動できることを示しました。 さらに、乱流によって回転の方向が変わることもあります。

「この研究は、対流液体コアと相互作用する地球の内核の回転に触発されて、乱流とその流れ内で自由に動く物体との相互作用を捉えています」とチャン氏は説明する。 「この研究結果は、固体と相互作用することで乱流を制御できることを裏付けています。また、熱対流の力が地球内部でより重要な役割を果たしている可能性があることも思い出させます。」

- このプレスリリースはもともとニューヨーク大学のウェブサイトに掲載されたものです