Почему образуется водоворот?

Почему образуется водоворот? Интересно

Водоворот – интересное явление, возникающее в реках, морях, океанах и других водоемах. Кроме того, его можно наблюдать и в совершенно привычных условиях – например, при сливе воды в раковине или ванне. Рассмотрим причины и механизм столь необычного ее поведения.

Как образуется водоворот в раковине?

Стоит отметить, что водовороты в природе и в бытовых условиях – разные явления. Если наполнить раковину или ванну большим количеством воды, а затем резко открыть сливное отверстие, жидкость начнет вращаться по спирали. Такое ее поведение также называется вихрем. Основная причина его возникновения заключается в движении молекул, из которых состоит вода.

На этот процесс влияют 2 фактора: скорость движения и вязкость – сопротивление течению. Как только открывается сливное отверстие, молекулы воды, находящиеся прямо над ним, начинают быстро перемещаться вниз под действием силы тяжести. Также жидкостям и газам свойственна вязкость или внутреннее трение.

Схема перемещения молекул воды во время спирального движения и стадии вихря
Схема перемещения молекул воды во время спирального движения и стадии вихря

Суть этого явления состоит в том, что хаотично движущиеся молекулы переносят импульс между слоями, тем самым выравнивая скорость перемещения. Именно поэтому вода в образующемся вихре будет двигаться горизонтально. А как только часть жидкости начинает вращаться по спирали, в этот процесс вовлекаются и все остальные молекулы.

Скорость движения частиц воды в вихре неодинаковая: чем ближе к сливному отверстию, тем она выше, и наоборот. Центральная часть водоворота, представляющая собой воронку, заполняется воздухом. С уменьшением количества жидкости в раковине этот воздушный столб опускается все ниже и ниже в трубу. Вихрь достигает пика своего развития непосредственно перед моментом, когда вся вода сольется в отверстие.

Причины и механизм водоворотов в природе

В естественных условиях водоворот представляет собой движение поверхностного слоя воды по кругу, которое возникает на определенных участках водоема или руслового потока. У этого явления несколько причин:

  • слияние 2-х течений;
  • резкое расширение русла;
  • обтекание препятствий, выступов берега.

Когда сталкиваются два течения, на границе их потоков образуется вращательный момент. Если в его центре вода опустится ко дну, на смену ей придут новые потоки из внешней массы. Согласно закону сохранения импульса, чем меньше радиус вращения, тем выше скорость движения водных потоков, как и в случае со сливом воды в раковине. Течение приобретает спиральную форму, а на поверхности водоема мы видим воронку, которая образована центробежной силой.

Интересно:  Есть ли на свете города со знаками препинания в названии?
Водовороты Наруто в Японии
Водовороты Наруто в Японии

Водовороты бывают постоянными и сезонными, а также эпизодическими. В морях и океанах они возникают вследствие волн (приливных и отливных), которые сталкиваются друг с другом, и встречных течений. Скорость движения воды в таком вихре может быть довольно высокой. Диаметр водоворота тоже колеблется от пары сантиметров до нескольких километров. Самые большие воронки встречаются в открытом океане.

Интересный факт: самые известные водовороты в мире и одновременно самые быстрые течения – это Сальстраумен и Мальстрем (Норвегия), Old Sow (Канада) и водовороты Наруто (Япония). Скорость воды в Сальстраумене – до 37 км/ч.

Примечательно, что в гидрологии относительно крупных рек используют термин «суводь». Это явление, во время которого вода начинает вращаться за выступом берега, который вдается в речное русло. Причем если это левый берег, то вращение происходит против часовой стрелки, а если правый – по часовой.

Препятствием для течения может послужить и искусственный объект, например, опора моста. А в быстрых реках – даже камень. Суводь диаметром в несколько десятков метров обычно сложно рассмотреть издалека, поскольку вода в ней движется плавно. В малых суводях воронка хорошо заметна из-за быстрого перемещения водных потоков.

Водоворот в водоемах возникает в результате столкновения двух течений, резкого расширения русла или препятствия, которое обтекают потоки. Они являются причиной вращательного момента, вследствие которого слои воды сменяют друг друга и движутся с разной скоростью по спирали, образуя воронку. В раковине молекулы воды тоже перемещаются по спирали под действием сил тяжести и внутреннего трения.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться с друзьями
Вадим Хромов

Эксперт и постоянный автор научно-популярного журнала: «Как и Почему». Свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 - 76533. Издание «Как и Почему» kipmu.ru входит в список социально значимых ресурсов РФ.

Оцените автора
( Пока оценок нет )
Научно-популярный журнал «Как и Почему»
guest
0 Комментарии
Встроенная обратна связь
Просмотр всех комментариев

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: