Фото iStock
Ученые Снежинского физико-технологического института Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» обосновали создание вихревой электростанции, изучив природу смерчей. Такая станция сможет производить электричество за счет энергии вращения Земли вокруг своей оси.
Команда ученых под руководством профессора Сергея Баутина сумела объяснить, почему при вихрях, смерчах и тропических циклонах воздух не просто поднимается вверх от поверхности земли, а закручивается в спирали. Специалисты построили и математически обосновали газодинамическую теорию восходящих закрученных потоков. При расчетах учитывали вязкость и теплопроводность атмосферного воздуха.
Причиной образования вихрей, согласно выводам ученых, является сила Кориолиса — она по инерции действует на частицы атмосферы Земли в направлении, перпендикулярном их горизонтальному движению. Наблюдения показывают, что больше всего сила действует на полюсах. При этом там холодно и нет восходящих тепловых потоков воздуха, которые образуются от нагрева поверхности земли солнцем. На экваторе, где солнце нагревает планету сильнее всего, сила Кориолиса равна нулю. Примерно посередине, между полюсами и экватором, и возникают циклоны.
Так как Земля крутится сравнительно медленно, сила Кориолиса невелика, поэтому до сих пор на нее не обращали внимание. Однако когда мы имеем дело с большими массами воздуха над ровной поверхностью — например, степью или морем, — то ее действия оказывается достаточным, чтобы сильно закрутить воздушный поток. Он образуется у поверхности земли, а не в грозовом облаке, как принято считать.
По результатам исследований ученые разработали концепцию вихревой электростанции. Суть проста: мощный вентилятор создает восходящий воздушный поток, который начинает закручиваться благодаря силе Кориолиса, энергия крутящегося вихря оказывается гораздо большей, чем у создавшего его вентилятора. Этот рукотворный смерч можно заставить крутить ветряк с горизонтально расположенными лопастями.