你在飛機上，突然感到一陣颠簸。你往窗外看似乎什麼都沒有發生，可是持續的颠簸讓你和其他乘客感到不安，因為飛機正在通過大氣中的亂流。雖然聽起來不會讓你感到陌生，但是這個現象依舊是一個困擾科學家們的物理謎團。在對亂流進行了一個多世紀的研究後，我們隻找到了幾個解釋，關于它的背後機理以及它對世界的影響。盡管如此，亂流無處不在，幾乎在任何流體系統中都會出現。包括你呼吸道裡的氣流，你血管裡流淌的血液，和你在攪拌的咖啡裡。

雲是被亂流支配的，同樣的，拍打着海岸的海浪以及帶離子體的太陽風。如果能準确的理解這個原理，會對我們生活的方方面面産生很大的影響。這些是我們目前所知道的。液體和氣體一般會有兩種動态：穩定平滑的稱為層流，和看似無規律的漩渦而組成的稱為紊流。想象一炷熏香，層流存在于煙霧基部，穩定并且可預測。可是越接近煙霧的上層由于煙霧加速，變得非常不穩定，運動模式也變的混亂，這就是亂流。

亂流有幾個共同的特征。第一，亂流是混亂的，這與随機不同，更準确來說亂流對擾亂非常敏感，随意的輕輕一推就會導緻完全不同的結果，這就導緻幾乎無法預測會發生什麼。亂流的另一個重要的特征是表現出來的不同運動規模，亂流有很多不同大小的漩渦名為渦流，這些不同大小的渦流互相影響，直到這些動能轉換成熱能，這個過程叫做“能量串級”。這就是我們如何辨認亂流的方法，可是它為什麼會發生呢？

每一種流動液體或氣體都有兩個相斥的力量：慣性力與粘滞力。慣性力促使流體繼續運動，因而導緻不穩定。粘滞力阻抗外力幹擾，因而流體會成為層流。在比較粘稠的液體如蜂蜜，幾乎受到粘滞力的完全控制，而不太粘稠的物質比如水或空氣更易被慣性力控制，由于不穩定而形成亂流。

我們測量流場的流動情況，用的單位是雷諾數，是流體的慣性力與黏滞力比值。雷諾數越大，亂流出現的幾率就越高。比如，當蜂蜜被倒進杯子裡，雷諾數大約為一。如果把蜂蜜換成水，雷諾數就接近一萬。雷諾數對理解簡單的場景有用，但它在許多情況下會無效。會被重力和地球的自轉等因素所影響。或者相對簡單的例子，比如建築物和汽車上的阻力。我們可以依據很多實驗和實踐證據建模，但物理學家們希望能夠通過物理定律和方程式來預測，就如同我們可以構建星球軌道。

大多數科學家認為要達到那個目标需依賴統計學以及更強的運算能力。超高速計算機對亂流的模拟可能會幫助我們找到規律并形成理論，并能夠整合對于不同情況的預測。其他的科學家覺得這個現象太過複雜，這樣一個完善的理論永遠不可能。希望我們能夠取得突破，因為對亂流的真正理解可能會産生巨大的影響。包括更加高效的風力發電，更好的預知災難性天氣的能力，甚至是操縱飓風的力量。當然還會給數百萬航空公司的乘客更平穩安全的旅途。如果喜歡小編的内容，可以點贊評論轉發呦，您的評價就是我的動力。（版權申明：圖片均來自于網絡，如有侵權，請聯系删除）

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