Крошечные артемии, известные как морские обезьянки, подсказали физикам способ менять направление передачи энергии в турбулентном потоке. Исследователи обнаружили, что решающую роль играет угол, под которым небольшой объект пересекает движущуюся воду: достаточно повернуть его, и энергия начинает переходить между вихрями в обратную сторону.
В обычной трехмерной турбулентности крупные вихри отдают энергию более мелким, пока движение не затухает из-за вязкости. В почти двумерном потоке процесс обычно идет наоборот - мелкие вихри подпитывают крупные. Однако опыты с артемиями показали, что геометрия может нарушить привычное правило.
Ученые заставили тонкий слой соленой воды двигаться в противоположных направлениях по двум сторонам канала и запускали туда рачков длиной около сантиметра. Когда артемия плыла под углом меньше 45° к направлению максимального растяжения потока, энергия шла от малых масштабов к большим. При угле больше 45° направление менялось. Эту зависимость исследователи описали, изучая движение пловцов в жидкости.
Живые рачки плохо подходят для точных измерений, поэтому затем физики заменили их сантиметровыми стержнями. Поворачивая препятствия относительно течения, команда уже намеренно управляла направлением энергетического переноса, а численное моделирование подтвердило эффект.
Пока метод проверили в мелком резервуаре со слабой двумерной турбулентностью, поэтому переносить выводы на океан, атмосферу или промышленные установки рано. Исследователи считают, что принцип может пригодиться для управления смешиванием жидкостей и границами между потоками, но практические применения еще предстоит проверить.
