太空看世界:大氣中最奇妙的雲,超乎想像的卡門渦街

2021-01-07 中國氣象愛好者

位於西南印度洋的火山島赫德島,只有乘船才能到達,2016年5月3日,衛星觀察到這裡的雲出現了一連串的漩渦,這便是大氣層中著名的「馮·卡門渦街」現象。

物理學家西奧多·馮·卡門(Theodore vonKármán)首先描述了這種形成螺旋渦流長鏈的物理過程。它發生在流動的氣體、液體之中。2012年4月5日,挪威揚馬延島周圍的風流動時,風在島嶼附近受阻,流動空氣中的擾動以旋轉形式的旋轉傳播下遊,形成漩渦長鏈。

這種渦流,可以出現在存在流體流被物體擾動的任何地方。大氣的表現像流體,所以飛機,橋梁,甚至島嶼的翼都可以形成。墨西哥下加利福尼亞半島外海的瓜達盧佩島在2013年8月,在氣流中引起一系列大氣漩渦,被國際空間站的太空人拍下,右上角還能看到平行線般的重力波雲。

1999年9月15日,由智利海岸的魯濱遜島在流動的風和海洋性積雲中形成了一連串的漩渦,蔓延數百千米。穩定的風創造出渦流,其順時針的漩渦由島嶼東部邊緣產生,逆時針的漩渦由西部邊緣產生

2000年6月11日,同樣是太平洋上的瓜達盧佩島,風和積雲形成了經典的「馮·卡門渦街」。

當然,不止一個島嶼會產生這種效果,多個島嶼也一樣。在2015年5月20日,當風經過大西洋的加那利群島和馬德拉島時,在風的下遊產生了壯觀的螺旋形漩渦,不同的島生成了不同的渦街

2013年5月22日,在太平洋的火山島索科羅島,風和積雲形成了蔓延數百千米的美麗弧線,衛星已經在全球許多地方發現過這種渦流,包括太平洋東海岸、濟州島、格陵蘭海、阿留申群島等

拿破崙曾被流放的聖赫倫那島是南大西洋上一個小而堅固的火山島。 2012年11月15日,衛星在這裡的海洋性積雲中發現了「馮·卡門渦街」,這些雙排渦旋交替前行並變化著旋轉方向,不過,蔓延得並不長。

相關焦點

  • 「卡門渦街」再現:蘸云為墨 以氣作畫
    研究人員立即興奮起來:「卡門渦街」現象又一次被抓拍到了!  在流體(水、空氣)中,如果出現了一個阻流體,擋住了流體前進,那麼在流體的下遊,會周期性地脫落出旋轉方向相反、排列規則的雙列線渦。108年前,20世紀最偉大的航天工程學家馮·卡門通過實驗研究,最先從理論上對這種現象進行闡明。此後,這種現象得名「卡門渦街」。  大氣層中的空氣,也是流體的一種。
  • 錢學森導師發現的神秘流體現象:卡門渦街
    在細緻地研究之後,馮·卡門於是從這一現象中總結出來流體不穩定流動性,並且將其命名為卡門渦街,還以此為內容寫出了他的第一篇論文。從此「卡門渦街」這個名字成了空氣動力學中最為經典的一個概念。流體是一種運動很不穩定的物質相比較於流體,固體真的是一種運動、變化很簡單的物質形態。當我們對固體施加力的時候,固體的形狀大體不變。
  • 你好,卡門渦街
    大家了解卡門渦街了嗎?小編今天將與大家一起走進馬宏偉教授的課堂一起來認識卡門渦街。美國華盛頓州的Tacoma Narrow橋,於1940年7月建成,全長1810.2米,最大跨度:853.4米,是當時世界上最長的懸索大橋。1940年11月7日,在42英裡/小時(相當於20m/s)風速的作用下,導致橋面折斷墜落到峽谷中。大家來看看發生了什麼吧。
  • 卡門渦街
    當流體流經一個物體的時候可以形成卡門渦街,這種旋渦可能會引起物體的振動。
  • 卡門渦街實驗
    卡門渦街小實驗聲響效應        卡門渦街交替脫落時會產生振動,並發出聲響效應,這種聲響是由於卡門渦街周期性脫落時引起的流體中的壓強脈動所造成的聲波,如日常生活中所聽到的風吹電線的風鳴聲就是渦街脫落引起的。
  • 硬核科普:是什麼導致了虎門大橋振動,卡門渦街?
    小編今天將與大家一起走進馬宏偉教授的課堂一起來認識卡門渦街。美國華盛頓州的Tacoma Narrow橋,於1940年7月建成,全長:1810.2米,最大跨度:853.4米。是當時世界上最長的懸索大橋。1940年11月7日在42英裡/小時(相當於20m/s)風速的作用下,導致橋面折斷墜落到峽谷中。大家來看看發生了什麼吧。
  • 卡門渦街是什麼?
    是當時世界上最長的懸索大橋。1940年11月7日在42英裡/小時(相當於20m/s)風速的作用下,導致橋面折斷墜落到峽谷中。大家來看看發生了什麼吧。實際上,這是由於在橋面的上流線經過的過程中橫斷面上邊產生了一個渦,這個渦離開以後,另一邊又產生了一個渦,這些渦上下交替出現,使得橋不斷的擺動,並且擺的幅度越來越大,當和橋的共振頻率、扭轉頻率一致時,橋就會出現扭轉擺動的情況。這就是著名的卡門渦街。 卡門渦街定義
  • 「卡門渦街」的啟示:偉大的發現往往與應用無關
    卡門渦街的故事在這之前,我想用「卡門渦街的故事」來解釋這個問題。這是位於美國華盛頓州的塔科馬大橋,這座大橋的跨度有853.4米,始建於1940年7月。這件事被馮·卡門關注到了。他想:尾流的搖擺不定肯定有一些物理原因,並不是實驗誤差造成的。於是他就對這個問題進行了深入研究,最後找到了答案。因為水流繞過圓柱體後形成的兩股擾流,產生了圓柱體後的一系列渦街,這些渦街造成了尾流的搖擺不定。
  • 卡門渦街:流體力學中一種難以置信的奇觀,它究竟是怎麼形成的?
    卡門渦街:流體力學中一種難以置信的奇觀,它既是大自然不經意間的巧奪天工,又給人類帶來過巨大災難。在了解卡門渦街前,我們需要先科普一下流體力學中的一個概念:流體雷諾數,流體雷諾數是流體在運動過程中其慣性力與粘滯力的比值,流體雷諾數Re=ρvd/μ,如果流體雷諾數很小,那就表示流體在運動時其粘滯力要大於慣性力,流體將趨於穩定流動,如果流體雷諾數很大,那就表示運動的流體其慣性力要大於粘滯力,流體運動不穩定,容易出現紊亂的紊流流場。
  • 從虎門大橋渦振到「卡門渦街」與塔科馬海峽大橋
    嗯,「卡門渦街」就是以錢學森導師馮·卡門名字命名的、流體力學中一種重要的現象。在馮·卡門的自傳中,關於「卡門渦街」的發現,他是這樣描述的:首先我假設水經過圓柱體時一分為二,一股從上邊流過,一股從下邊流過,生成渦,經過圓柱體後脫落成為兩個尾流,一個從上面流出,一個從下面流出。
  • 「怪雲」出現!天有異象?
    我們先來看看「怪雲」形成的原理。這種「怪雲「在流體力學上叫做「馮卡門旋渦」(Von Karman vortices),通常稱為卡門渦街,在自然界中常能看到。當風吹過海島或山峰,其背風面也會出現這種現象,被稱作大氣渦街。大氣渦街的出現也要講「天時」「地利」。大氣渦街是氣流與地形(山脈、島嶼等)相互作用的產物,我們常能在濟州島以南的海域上觀測到這種現象,就是因為有濟州島島嶼地形的「地利」。
  • 【「怪雲」出現!天有異象?】
    我們先來看看「怪雲」形成的原理。 這種「怪雲「在流體力學上叫做「馮卡門旋渦」(Von Karman vortices),通常稱為卡門渦街,在自然界中常能看到。
  • 「怪雲」出現!是天有異象還是另有原因?
    「怪雲」在流體力學上叫做「馮卡門旋渦」 通常稱為卡門渦街 在自然界中我們也能經常看到 就像這樣的
  • 卡門渦街是什麼?80年前震塌塔科馬大橋,如今讓虎門大橋多次抖動
    該現象的學名為「卡門渦街」,是流體力學中很重要的一個現象,發現人叫做西奧多·馮·卡門。馮·卡門是美籍匈牙利力學家,近代力學的奠基人之一。他也是20世紀最偉大的航天工程學家,我國著名的科學家錢學森、錢偉長、郭永懷都是他的弟子。1991年,馮·卡門在哥廷根大學擔任著名力學家普朗特的助教。
  • 太空拍地球奇特雲團:從漩渦串到颶風(組圖)
    北京時間5月14日消息,據美國《連線》雜誌13日報導,雲非常迷人,這是因為它們的形狀千姿百態,而且變幻莫測。從地球上觀測雲團會給你帶來無窮樂趣,但是一些最令人驚嘆的雲團圖案,要在太空才能欣賞到。
  • 虎門大橋抖動,應是卡門渦街惹的禍!
    馮·卡門1954年在《空氣動力學的發展》一書中寫道:塔科瑪海峽大橋的毀壞,是由周期性旋渦的共振引起的。設計的人想建造一個較便宜的結構,採用了板材代替桁架作為邊牆。不幸,這些板材引起了渦旋的發放,使橋身開始扭轉振動。這一大橋的破壞現象,是振動與渦旋發放發生共振而引起的。20世紀60年代,經過計算和實驗,證明了馮·卡門的分析是正確的。
  • 科普資訊 | 「怪雲」出現!是天有異象還是另有原因?
    「怪雲」在流體力學上叫做「馮卡門旋渦」通常稱為卡門渦街總結重點:出現的「怪雲」並不怪,它是大氣渦街,是正常的自然現象。它的出現只能告訴我們:冷空氣來了。那麼,什麼是衛星雲圖呢?衛星雲圖由氣象衛星自上而下觀測到的地球上的雲層覆蓋和地表面特徵的圖像。
  • 上海以東海域出現了這種「怪雲」,是壞天氣的徵兆嗎?
    從風雲4號高清可見光衛星雲圖特寫上更是可以清晰的觀察這些雲層的形狀——它們看起來大多都是一縷一縷的雲系,在大片的雲胞中都是大量細碎的如同砂礫一般的碎雲,看上去的形狀像是從北向南流動的水流。2017年11月18日,衛星在黃海上觀測到的冷流雲而在這當中,衛星更是注意到了韓國濟州島以南海域出現了一道扭曲的雲線,這是流動的冷流雲在經過島嶼後,受到了島嶼地形的影響,在冷流雲流動方向的下遊形成了擾動,如果今天的冷流雲範圍更大一些,濟州島以南甚至可能出現「卡門渦街」。
  • 科普「卡門渦街」後,東莞理工學院校長有了新想法
    當天下午一段關於橋梁為何會振動的科普視頻在社交群傳播開來,授課人正是東莞理工學院現任校長馬宏偉教授,視頻中他介紹這一現象為「卡門渦街」,並用簡單的小實驗來進行闡述,這段通俗易懂的講解讓網友紛紛留言「漲知識了」。詳見南方+報導:視頻|大橋為何被風晃動?看東莞理工學院校長權威科普。
  • 上海以東500公裡突現「怪雲」,分析:和今年冷得早有關
    ,從衛星雲圖上看顯得格外精巧漂亮。那也有的網友或許要問了「這種奇特的雲是什麼雲?」「會不會和地震有關?」而冷流雲中這些奇特的漩渦是什麼呢?它們是一種獨特流體力學現象,叫做「馮·卡門渦街(Von Karman vortex street)」,亦稱卡門渦列、卡門渦街。美籍匈牙利科學家馮·卡門首先注意到了一現象,他是研究流體力學的專家,在研究水流經過一根圓柱的時候,發現了流體中這一現象,並給出了對應的解釋,所以就用他的名字來命名這種獨特的現象。