Вихрь типа «скакалка» при конвекции жидкого металла

Изучение крупномасштабной циркуляции (LSC) в турбулентных конвективных системах важно для исследования звёзд и планет, а также для многих промышленных применений. Согласно классической модели, LSC имеет квазиплоскую форму и характеризуется дополнительными горизонтальными колебательными и крутильными модами [Brown E, Ahlers G (2009)638:383-400; Funfschilling D, Ahlers G (2004)92:194502; Xi HD et al. (2009)102:044503; Zhou Q et al. (2009)630:367-390]. В совместных лабораторных и численных экспериментах с жидким галлием в ёмкостях, отношение сторон которых превышало единицу, мы показали, что LSC имеет другую форму — «вихрь-скакалку»: это выраженный трёхмерный режим, при котором вихрь периодически движется вокруг ёмкости, подобно скакалке на игровой площадке. Дополнительные эксперименты показали, что такой режим течения возникает и в более вязких жидкостях, например в воде, хотя сигнал при этом значительно слабее. Таким образом, вихревой режим «скакалка» — важный компонент турбулентной конвекции, лежащей в основе наблюдаемых нами природных систем.