洋流的三大规律（它至今仍是物理学中的未解之谜）

你在飞机上，突然感到一阵颠簸。你往窗外看似乎什么都没有发生，可是持续的颠簸让你和其他乘客感到不安，因为飞机正在通过大气中的乱流。虽然听起来不会让你感到陌生，但是这个现象依旧是一个困扰科学家们的物理谜团。在对乱流进行了一个多世纪的研究后，我们只找到了几个解释，关于它的背后机理以及它对世界的影响。尽管如此，乱流无处不在，几乎在任何流体系统中都会出现。包括你呼吸道里的气流，你血管里流淌的血液，和你在搅拌的咖啡里。

云是被乱流支配的，同样的，拍打着海岸的海浪以及带离子体的太阳风。如果能准确的理解这个原理，会对我们生活的方方面面产生很大的影响。这些是我们目前所知道的。液体和气体一般会有两种动态：稳定平滑的称为层流，和看似无规律的漩涡而组成的称为紊流。想象一炷熏香，层流存在于烟雾基部，稳定并且可预测。可是越接近烟雾的上层由于烟雾加速，变得非常不稳定，运动模式也变的混乱，这就是乱流。

乱流有几个共同的特征。第一，乱流是混乱的，这与随机不同，更准确来说乱流对扰乱非常敏感，随意的轻轻一推就会导致完全不同的结果，这就导致几乎无法预测会发生什么。乱流的另一个重要的特征是表现出来的不同运动规模，乱流有很多不同大小的漩涡名为涡流，这些不同大小的涡流互相影响，直到这些动能转换成热能，这个过程叫做“能量串级”。这就是我们如何辨认乱流的方法，可是它为什么会发生呢？

每一种流动液体或气体都有两个相斥的力量：惯性力与粘滞力。惯性力促使流体继续运动，因而导致不稳定。粘滞力阻抗外力干扰，因而流体会成为层流。在比较粘稠的液体如蜂蜜，几乎受到粘滞力的完全控制，而不太粘稠的物质比如水或空气更易被惯性力控制，由于不稳定而形成乱流。

我们测量流场的流动情况，用的单位是雷诺数，是流体的惯性力与黏滞力比值。雷诺数越大，乱流出现的几率就越高。比如，当蜂蜜被倒进杯子里，雷诺数大约为一。如果把蜂蜜换成水，雷诺数就接近一万。雷诺数对理解简单的场景有用，但它在许多情况下会无效。会被重力和地球的自转等因素所影响。或者相对简单的例子，比如建筑物和汽车上的阻力。我们可以依据很多实验和实践证据建模，但物理学家们希望能够通过物理定律和方程式来预测，就如同我们可以构建星球轨道。

大多数科学家认为要达到那个目标需依赖统计学以及更强的运算能力。超高速计算机对乱流的模拟可能会帮助我们找到规律并形成理论，并能够整合对于不同情况的预测。其他的科学家觉得这个现象太过复杂，这样一个完善的理论永远不可能。希望我们能够取得突破，因为对乱流的真正理解可能会产生巨大的影响。包括更加高效的风力发电，更好的预知灾难性天气的能力，甚至是操纵飓风的力量。当然还会给数百万航空公司的乘客更平稳安全的旅途。如果喜欢小编的内容，可以点赞评论转发呦，您的评价就是我的动力。（版权申明：图片均来自于网络，如有侵权，请联系删除）