отверстия последнего вылетает вихревое кольцо. Одинокое вихревое кольцо движется вперед, и при том тем быстрее, чем оно уже и чем быстрее его вращение; характер его движения близок к движению двух параллельных вихрей, так что рис. 3 можно рассматривать как сечение вихревого кольца плоскостью, проходящей через его ось MN. Если двумя быстро следующими один за другим ударами по ящику образовать два кольца, то заднее догоняет переднее, переднее расширяется, и заднее, сжимаясь, проходит через него; затем оставшееся сзади кольцо вновь догоняет переднее, и все явление повторяется снова и снова. Два кольца, бегущие навстречу одно другому, при встрече расширяются и замедляют движение, т. е. как бы отталкиваются, и то же происходит при приближении кольца к плоскости; два кольца, бегущие одно от другого, сжимаются, и движение их ускоряется, т. е. и в этом случае они как бы отталкиваются. Нож, поставленный на пути вихревого кольца, не изменяет его движения; пройдя через нож, кольцо движется далее неразрушенным. Эти замечательные свойства вихревых колец легли в основу т. н. вихревой теории атомов, предложенной В. Томсоном (лордом Кельвином) в 1867. По его представлениям, мировое пространство заполнено идеальной (без трения) несжимаемой жидкостью; атомы представляют собою вихревые кольца в этой жидкости, чем объясняются их неразрушимость и их взаимодействия; различие в атомах разных химических элементов, объясняется различием в строении соответственных вихревых колец. Теория эта, разрабатывавшаяся еще Ранкином, Дж. Дж.
Томсоном и Хиксом и интересная своей попыткой объяснить дискретные свойства атомов из идеи непрерывности, оказалась, однако, не в состоянии дать количественные результаты, т. к. связанные с нею математические трудности оказались непреодолимыми, и, кроме того, она была слишком односторонней; в наст, время она оставлена.
Образование вихрей. Выше говорилось только о движении вихрей в идеальной жидкости, где они неразрушимы и несоздаваемы консерваЛ тивными силами, к которым относятся и самые обычные — сила тяжести и силы давления.
Под влиянием сил вращательных возникновение вихрей возможно; напр., ртуть, помещенная в т. н. враЬ щающееся электромага нитное поле, приходит во вращение. Подобные случаи имеют * малый практический интерес.
Рис. 5.
К реальной жидкости, обладающей внутренним трением, предложение Гельмгольца о неразрушимости и несоздаваемости вихрей, строго говоря, неприменимо. Однако, в таких жидкостях, как вода и воздух, внутреннее трение которых невелико, заключения теории оправ — 344
дываются со значительной степенью точности; особенно в воде раз возникшие вихри — от весла, за кораблем и т. п. — сохраняются очень долго; поэтому классическая теория и является полезной. Но при этом естественно 2 возникает вопрос: как могут вихри так легко возникать несмотря на малую величину внутренРис. 6. него трения? Ответ на это дает излагаемая ниже теория влияния пограничного слоя. Образование вихрей происходит в двух главных случаях: во-первых, в месте соприкосновения двух слоев жидкости, имеющих значительную разность в скоростях; во-вторых, в пограничном слое жидкости и твердого тела, при чем образовавшиеся здесь вихри стекают в свободную жидкость. Резкое разграничение этих двух случаев не всегда возможно. При вытекании струи жидкости из отверстия в спокойную жидкость почти всегда образуются вихревые кольца (рис. 5), потому что на границе струи А неподвижная жидкость силами трения задерживает прилежащие к ней слои струи; вследствие этого внутрен. слои Рис. 7. оказываются более быстрыми, и создается падение скоростей в направлении, указываемом стрелкою; обгоняющие струи закручиваются по направлению к внешней части струи, и образуется вихревое кольцо MN. Приблизительно подобным же образом образуются вихревые гребни волн на поверхности моря, как показывает рис. 6; наконец, таково же происхождение В. д. за веслом, рассмотренное впервые известным математиком Ф. Клейном. При движении весла АВ (вид сверху) в спокойной дотоле воде возникают течения, изображенные на рис. 7; если вынуть весло, то в первый момент течения будут не вихревыми, в строгом смысле этого слова, а круговыми, как на рис. 20, вблизи стенок сосуда, с приблизительно таким же распределением скоростей, т. е. с большими скоростями на кривых меньшего раРис. 8. диуса; затем, однако, сила трения будет создавать новое распределение скоростей, в результате чего круговое движение превратится в вихревое.
В образовании вихрей в атмосфере принимает участие сила тяжести: именно, возни-
