Течения в жидкостях и газах бывают двух основных видов: турбулентные: хаотические, вихревые – и ламинарные: продвигающиеся послойно, без перемешивания. Если движения второго рода упорядочены, и их траекторию легко определить, то в случае с турбулентными течениями все непросто, и предугадать, в каком месте и какое количество газа или жидкости будет находиться через некоторый промежуток времени, можно только приближенно. Ученые признают: полную теорию турбулентности неимоверно сложно построить; тем не менее за последние четверть века ученому сообществу удалось продвинуться в понимании этих процессов.
Турбулентность описывает целый класс явлений в атмосфере и гидросфере нашей планеты: ветры и морские течения, волны, торнадо и цунами, дрейф мусорных пятен в Мировом океане и т. д. Даже кровь может течь по жилам как ламинарно (обычно в условиях физиологического покоя), так и турбулентно – при сужении или расширении кровеносного сосуда, изменении вязкости крови, а также при образовании бляшек в артерии или вене.
«Полностью ламинарных течений в природе практически не бывает, они чаще встречаются в очень вязких жидкостях, — комментирует заместитель директора Лаборатории теоретической физики ОИЯИ по научной работе д. ф.-м. н. профессор Михал Гнатич. — Вязкость придает потоку «тормозную силу», создает внутреннее трение. Чем большую вязкость имеет система, тем больше энергии нужно накачивать, чтобы раскрутить в ней движение. Такое движение всегда имеет склонность срываться: турбулизоваться, становиться хаотичным".
Поэтому принципиально не существует возможности предсказывать погоду в точности, во всех деталях, даже при наличии самых современных компьютеров, которые рассчитывают направление и скорость воздушных течений. Прогнозы синоптиков бывают наиболее точными, когда стоит безветренная погода, до тех пор, пока течение воздуха является близким ламинарному. Тогда, например, можно сказать, что хорошая, теплая погода простоит пять дней – в этом случае ошибок почти не бывает. Как только на окраинах атмосферного фронта возникают достаточно сильные перепады атмосферного давления, воздух начинает турбулизоваться, «крутиться».
