Акустическая турбулентность — одно из самых захватывающих и малоизученных явлений современной физики. Над разгадкой её природы работают ведущие учёные страны, в числе которых Евгений Кочурин — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института электрофизики Уральского отделения РАН и научный сотрудник Сколтеха. В своей лекции Евгений Александрович увлекательно и наглядно рассказал о том, как возникают хаотические звуковые волны и как современные методы моделирования помогают раскрыть законы их поведения.
Тайны акустической турбулентности: что это и как проявляется
Когда мы слышим слово "турбулентность", чаще всего на ум приходят вихри в потоках воздуха или воды, которые сложно предсказать и контролировать. Однако этот феномен встречается далеко не только в привычных жидкостях и газах, но и, например, в поведении отдельных микроскопических частиц — при броуновском движении, а также даже в планетарных и звёздных системах. Звуковая турбулентность выделяется среди них тем, что она возникает в упорядоченной на первый взгляд среде, где неожиданно зарождается хаотичное движение звуковых волн, противопоставленное привычной гармонии звуков.
В отличие от звуков, сливающихся в тональную композицию музыки, акустическая турбулентность — это мир непредсказуемых шумов и колебаний, где ни одна частота не остается доминирующей. Как такие звуковые вихри формируются? В чём отличие хаотических траекторий волн от стабильно повторяющихся колебаний и какие секреты открывают исследователям сложные модели движения?
Чему учат эксперименты и численные модели?
Современная наука достигла впечатляющего прогресса в изучении сложнейших динамических процессов благодаря развитию вычислительной техники. Евгений Кочурин, в сотрудничестве с коллегами из Института электрофизики УрО РАН и Сколтеха, занимается проектом Российского научного фонда, направленным на прямое численное моделирование турбулентности. Такие вычисления позволяют буквально «услышать» хаос: численно восстановленный звуковой сигнал может быть воспроизведён и исследован, будто бы мы оказываемся в самой гуще физического явления.
Моделирование процессов, происходящих на границах жидких сред под действием экстремальных полей, позволяет не только понять, как возникает свойства хаоса, но и предсказывать возможные траектории дальнейшего развития таких систем. Это важно для инженерных применений, создания новых материалов и оптимизации промышленных процессов, связанных со звуком и акустикой.
Кто стоит за открытиями в области акустической турбулентности?
Один из ведущих специалистов в этой сфере — Евгений Кочурин. Талантливый учёный, признанный в научном сообществе благодаря работам, посвящённым исследованиям спектра акустической турбулентности и особенностям слабых и сильных режимов этого явления. Он ведёт комплексные научные проекты, поддерживаемые РНФ, сотрудничает с исследовательскими институтами и внедряет результаты своих исследований и в образовательный процесс, читая лекции для студентов и молодых учёных.
Проект под руководством Евгения Александровича посвящён анализу нестабильностей и турбулентных процессов, развивающихся в жидких материалах при воздействии внешних электрических или магнитных полей. Таким образом, российская наука активно осваивает новые горизонты в понимании физических явлений, открывая двери к созданию инноваций на стыке фундаментальных исследований и технологий будущего.
Почему изучение звукового хаоса важно сегодня?
Познание закономерностей хаоса, существующего в динамике звуковых волн, позволяет совершать качественный скачок не только в теоретической физике. Благодаря глубокому анализу акустической турбулентности становятся возможны открытия, способные улучшить жизнь общества: от усовершенствования звукоизоляционных технологий до создания уникальных материалов с заданными свойствами. Работа команд Института электрофизики УрО РАН и Сколтеха под руководством Евгения Кочурина в рамках РНФ вдохновляет и убеждает в том, что наука может сделать привычный для нас мир ярче, интереснее и безопаснее.
Если вам интересна современная физика, мир хаоса и порядок в природе, а также вы хотите услышать, каким бывает настоящий акустический беспорядок, то лекции Евгения Кочурина станут настоящим открытием на пути к новым знаниям. Мир турбулентности звука ждет своих исследователей!
Источник: scientificrussia.ru
