Физики НИУ ВШЭ выяснили, что происходит внутри устойчивого вихря
В атмосфере и в океане часто наблюдаются крупные вихри с характерными спиральными рукавами. Физики из НИУ ВШЭ объяснили, как они формируются и почему сохраняют свою структуру. Оказалось, что скорости в точках, расположенных вдоль одной дуги вихря, остаются связанными даже на больших расстояниях. При этом в направлении от центра вихря эта связь быстро ослабевает. Такие различия помогают объяснить образование рукавов и могут улучшить модели атмосферных и океанических течений. Результаты опубликованы в Physical Review Fluids.
Турбулентное течение — это движение жидкости или газа, для которого характерны завихрения, интенсивное перемешивание и резкие изменения скорости. Проследить движение каждой частицы в таком потоке невозможно, поэтому исследователи описывают его через усредненные характеристики. Например, с помощью парной корреляционной функции можно понять, как связаны скорости жидкости в двух точках потока.
Для развитой турбулентности, когда все направления равнозначны и вращение отсутствует, такие корреляционные связи уже довольно хорошо изучены. В трехмерном потоке возникающие завихрения распадаются на более мелкие, и на далеких расстояниях скорости практически «не знают» друг о друге. В двумерном потоке вихри стремятся собраться в более крупные, и связи между скоростями убывают с расстоянием гораздо медленнее.
В быстро вращающейся трехмерной жидкости структура такого потока меняется: среднее течение — крупный вихрь — становится более плоским, а мелкие пульсации внутри него сохраняют сложный трехмерный характер. Именно их взаимодействие и определяет статистические свойства течения внутри вихря.
В новой работе профессор Сергей Вергелес и доцент Леон Огородников, сотрудники ИТФ им. Л.Д. Ландау и Международной лаборатории физики конденсированного состояния НИУ ВШЭ, рассмотрели быстро вращающуюся трехмерную жидкость, в которой формируется устойчивый когерентный вихрь — огромный закрученный поток, который может возникать в океане и атмосфере. В атмосфере такие вихревые структуры хорошо видны в циклонах и антициклонах: облака в них собираются в спиралевидные рукава, образуя плотные протяженные области. Авторы исследовали, как ведут себя корреляции (связи) скоростей внутри такого вихря как в одной точке, так и на расстоянии друг от друга. Они рассматривали три компоненты скорости: радиальную (движение от оси вихря или к ней), азимутальную (движение по кругу вокруг оси вихря) и вертикальную (движение вдоль оси вихря).
Выяснилось, что связь между скоростями сохраняется на далеких расстояниях и медленно ослабевает с увеличением дистанции, но по-разному в разных направлениях: медленнее всего (логарифмически) — по окружности вихря, чуть быстрее — вдоль его оси и еще быстрее (степенным образом) — по радиусу. Этот эффект обусловлен пространственной неоднородностью вращения среды, в которой элементы жидкости, находящиеся на разных расстояниях от оси вращения, движутся с разными угловыми скоростями, то есть совершают полный оборот за разное время. Такое медленное ослабление связей поля скорости в азимутальном направлении по сравнению с радиальным наглядно проявляется в виде спиралевидных рукавов, вытянутых в направлении вращения жидкости и сжатых в поперечном направлении. Подобные спиралевидные рукава возникают и в галактиках. Несмотря на то что в этих системах другая физика, именно неоднородное (дифференциальное) вращение приводит к формированию рукавов той же формы.
Авторы также выяснили, что связи между одинаковыми компонентами скорости почти не зависят от того, как именно в систему подается энергия, тогда как связи между разными компонентами к этому чувствительны.
Леон Огородников
«Дальние связи между одинаковыми компонентами скорости почти не зависят от статистических свойств силы, поставляющей энергию в систему, а вот корреляции между азимутальной и радиальной компонентами скорости устроены иначе: они слабее, быстрее убывают с расстоянием, а также зависят от статистики накачки», — комментирует один из авторов исследования, младший научный сотрудник Международной лаборатории физики конденсированного состояния НИУ ВШЭ и ИТФ им. Л.Д. Ландау Леон Огородников.
Полученные результаты помогают лучше понять внутреннее устройство крупных когерентных вихрей, которые возникают в океанических и атмосферных течениях на Земле и на других планетах.
Вам также может быть интересно:
Лев Толстой и спецификации, контрапункт и инклюзивность ИИ: в НИУ ВШЭ обсудили вайбкодинг
В НИУ ВШЭ прошла первая международная конференция по вайбкодингу VIBE CODING RUSSIA 2026. Более 450 ее участников, спикеров из университетов, банков, телекома, кибербезопасности и самих вайбкодеров, обсудили, как ИИ сокращает путь от научного результата к продукту и кто отвечает за код, который пишет алгоритм.
Проект НИУ ВШЭ CheckAI победил на престижной премии BISA
НИУ ВШЭ укрепляет лидерские позиции в сфере отечественной кибернетической безопасности и искусственного интеллекта. Проект Вышки CheckAI под руководством Антона Сергеева, директора Центра программных разработок и цифровых сервисов МИЭМ ВШЭ, одержал победу на престижной профессиональной премии BISA «За вклад в безопасность цифрового будущего». Инновационная разработка была признана лучшей в номинации «Лучший проект — сервисы цифрового будущего».
В НИУ ВШЭ стартуют 11 исследовательских проектов с участием научных центров из пяти стран
Высшая школа экономики подвела итоги Конкурса совместных фундаментальных научных проектов «Международное академическое сотрудничество». Полностью поддержано пять проектов, еще шесть получили сокращенное финансирование. Исследовательские команды сформированы с участием учёных из Бразилии, ЮАР, Китая, Индии и Омана. Подробностями о победителях МАС 2026 поделился Александр Балышев, проректор НИУ ВШЭ.
НИУ ВШЭ разработает стандарт обучения по созданию и применению ИИ-агентов
НИУ ВШЭ совместно с российской платформой Nodul создаст стандарт и методику обучения по работе с ИИ-агентами. Доступ к платформе смогут получить до 8 тыс. студентов НИУ ВШЭ разных специальностей — от программистов до маркетологов, экономистов и юристов. По оценке Nodul, это станет самым массовым внедрением инструментов для создания ИИ-агентов в российском высшем образовании. Запуск новой программы начнется уже в текущем учебном году в рамках университетского проекта «Культура работы с данными» Data Culture.
«Наш коллектив состоит из настоящих лидеров в своих научных дисциплинах»
Международный центр анализа и выбора решений НИУ ВШЭ исследует широкий спектр методов изучения принятия решений и вероятных сценариев развития природных, социально-экономических и политических явлений, применяя различные математические модели. Использование методов высшей математики для прогнозирования позволяет избежать негативного развития событий и ошибочных решений. О деятельности центра новостная служба «Вышка.Главное» побеседовала с его директором профессором Фуадом Алескеровым.
Какие компетенции развивает аспирантура
Российская аспирантура, по оценкам ее выпускников, лучше развивает исследовательские навыки, чем сквозные компетенции, востребованные в различных, в том числе неакадемических, областях. К таким выводам пришли исследователи ИСИЭЗ НИУ ВШЭ Елизавета Маринина и Алена Нефедова, а также Галина Ефимова из Тюменского государственного университета. Результаты анализа были представлены на 38-й ежегодной международной конференции Консорциума исследователей высшего образования CHER 2026.
Ключевой навык — критическое мышление: в НИУ ВШЭ обсудили, как ИИ меняет требования к работникам
Форсайт-центр и Институт искусственного интеллекта и цифровых наук (Институт ИИ) НИУ ВШЭ провели круглый стол «Как меняется работа в эпоху ИИ: опыт бизнеса, науки и госсектора». Представители бизнеса и эксперты обсудили роль руководителя в интеграции ИИ в бизнес-процессы, границы доверия к самостоятельным решениям ИИ-агентов, а также почему пилотные проекты не доходят до внедрения и как справедливо оценить труд сотрудников, чья производительность выросла благодаря использованию ИИ.
«Время на содержательные вопросы у нас не лимитировалось»
Международная лаборатория атомистического суперкомпьютерного моделирования и многомасштабного анализа НИУ ВШЭ провела масштабную конференцию «Молекулярная динамика». Участники могли услышать всех докладчиков, а сами докладчики — ответить на любое количество содержательных вопросов. О подготовке конференции и дискуссиях «Вышка.Главное» поговорила с заведующим лабораторией Григорием Смирновым и ее главным научным сотрудником Генри Норманом.
НИУ ВШЭ стал победителем Всероссийского конкурса студенческих конструкторских бюро
Студенческое конструкторское бюро «Интеллектуальные автономные системы в промышленности», созданное на базе Института робототехнических систем и МИЭМ ВШЭ, одержало победу во Всероссийском конкурсе в области студенческого конструкторского лидерства. Организатор конкурса — Министерство науки и высшего образования РФ. Бюро получит государственную поддержку на реализацию проектов в области робототехники совместно с индустриальными партнерами.
НИУ ВШЭ представил в Китае исследование о безопасности нейросетей для анализа видео
Ученые Высшей школы экономики презентавали на международной конференции ChinaMM 2026 в Китае исследование о том, как искажения при передаче видео влияют на работу нейросетей. Авторы предложили новый способ проверять устойчивость таких моделей в условиях, близких к реальному использованию видеосервисов.