Расчеты проливают дополнительный свет на динамику жидкости на Земле, на Солнце или в любом другом месте, где электропроводящие жидкости движутся вместе с магнитными полями.
В МГД магнитные поля индуцируют электрические поля, в которых эволюция магнитного потока связана с электрическим полем. Электрическое поле, в свою очередь, определяется скоростью жидкости и магнитным полем.
Кроме того, электрический ток связан с магнитным полем через закон Ампера. Эта обратная связь определяет эволюцию магнитного поля.
Поток магнитного поля иногда описывают как вмороженный в жидкость. Он не меняется в кадре, движущемся с жидкостью.
Доктор. Гэри Уэбб, ученый-исследователь из Центра космической плазмы и аэрономических исследований (CSPAR), был ведущим автором статьи, которая включает новые расчеты. Соавторы доктора.
J.F. Маккензи (умерший) из Дурбанского технологического университета в Южной Африке и директор CSPAR д-р. Гэри Занк.
Доктор. Маккензи руководил доктором. Занк, когда он заканчивал докторскую.
"Это связано с целым лесом вещей", – сказал доктор. Уэбб говорит о своей теоретической работе. "Физики и математики часто используют законы сохранения для описания физической системы."
Для системы, описываемой законами сохранения, есть физические величины, которые не меняются со временем.
«Однако есть определенные законы сохранения, которые не связывают вещи напрямую, а вместо этого обладают своего рода памятью», – говорит доктор. Уэбб, продолжая описывать, как процесс, известный как бароклинная нестабильность, может создавать вращение жидкости, концепция, часто используемая в атмосферных науках.
"Если градиент плотности и градиент давления не совпадают, вы фактически получаете механизм, который создает вращение (завихренность) в торнадо. Бароклинный механизм создания вращения жидкости также связан с несовпадением градиентов температуры и энтропии », – говорит он.
"Мы обнаружили некоторые законы сохранения, которые связаны с памятью, связанной с вращением жидкости."Это указывает на то, что доктор. Уэбб называет «более грандиозную схему вещей» с потенциально более широкими физическими приложениями.
По словам доктора.
Занк, директор CSPAR: «Несмотря на то, что иногда математика используется для исследования тонкостей законов сохранения, введенных доктором. Уэбба, его идеи очень полезны для практического решения уравнений МГД в различных важных физических условиях, включая атмосферу Солнца и геокосмическую среду Земли."
«Я занимаюсь классической физикой, но у этих вещей есть применение и в других областях физики, таких как квантовая механика, теория струн, квантовая гравитация, общая теория относительности, теория электромагнетизма и так далее», – говорит доктор. Уэбб. "В вращающихся жидкостях существуют законы сохранения, связанные с энтропией жидкости.
В идеальных жидкостях, совокупная история температуры жидкости важна для определения вращения жидкости (завихренности), которое описывается нелокальными законами сохранения."
Физики обычно используют расчеты по теории сохранения, которые проецируют событие вперед с момента времени, в который оно происходит. Новая работа дает возможность заглянуть за настоящее событие в его историю.
«Есть определенные законы сохранения, которые помнят эту историю», – говорит д-р. Уэбб.
Доктор.
Уэбб использует наглядное пособие для начальной школы, чтобы объяснить MHD. Старшеклассники используют железные опилки, чтобы показать, как проводящие предметы могут выравниваться с магнитным полем.
«Если вы используете металлические опилки и биполярный магнит, они организуются определенным образом, и у вас будет структура опилок, выровненных с так называемыми линиями магнитного поля», – говорит доктор. Уэбб.
Сэр Исаак Ньютон основал теорию механики и движения частиц со своим вторым законом движения, который гласит, что сила равна массе, умноженной на ускорение . Более поздние физики-математики Жозеф-Луи Лагранж, Леонард Эйлер и Уильям Роуэн Гамильтон усовершенствовали эти идеи, используя вариационное исчисление. Софус Ли, Эли Картан, Эмми Нётер, Анри Пуанкаре и другие внесли свой вклад в теорию законов сохранения и их связь с симметриями уравнений.
Их работа легла в основу развития математической теории гидродинамики, теперь называемой геометрической механикой, поскольку она зависит от геометрических идей. Это также относится к механике твердых вращающихся тел, таких как волчки, вращающиеся спутники и т. Д.
Каждый из первых пионеров физики привнес свою идею о том, как работает уравнение силы, и эти идеи позже были использованы в гидродинамике. Новая статья строится на этой основе.