郑重声明
本期没加特效
没见过没关系，接下来不要看傻了就行。
2012年，为捷克电视节目《自然奇观》（Zázrakypírody）建造了大型空中涡旋加农炮。他们不断增加纸箱与加农炮的距离，以此发起挑战。
从20米开始，可以说根本毫无压力。
再到60米，仍然是游刃有余。
最后，在100米（330英尺）的极远位置，创造了一波吉尼斯世界纪录。
为了切实感受空气炮的威力，两名工作人员还亲自上场，直接来了一波面对疾风。
脸都被打肿了
而细心的模友可能已经发现，在超模君发的这些都是高清无码的动图里，都出现了一个若隐若现的烟雾环圈圈！
是的，你没有看错！之所以这炮打得这么猛，都是因为这流体力学的涡流在搞怪！
什么是涡环
涡环（又称涡旋），是指流体顺着某个方向环绕直线或曲线轴的区域，它是由被扰动的流体，如液体、气体、等离子体所形成的。就像这样：
绕理想涡流环流
可以看到圆环中的流体在绕着轴进行旋转，而且如果这个环的角向转动越快，那么这个环就会变得越稳定
为了更方便让大家理解涡环里面的角向转动，超模君还邀请了两位专业人士为你进行水底解
水中涡环：泡沫环
你会看到，随着涡环的上升，放入其中的小物体也随着涡环快速旋转，展示了涡环内部的流体流动的方向。
而更为神奇的是，这内部气流旋转极大增强了涡环的运动持久性。
就像旋转的车轮减少了汽车与地面之间的摩擦一样，涡环的涡流也减少了核心与周围静止流体之间的摩擦，从而使它能够在不损失质量和动能的情况下保持尺寸或形状，进行较长距离的运动。
因此，与流体射流相比，涡环可以较好的保持原状，走得更远。这也解释了为什么烟圈停止吹散后，仍保持长时间运转。
这神奇的涡环，让人们大呼妙哉的同时，也引起了物理界的强烈好奇。
妙不可言的涡环研究
自17世纪至今，人们对它的研究一刻都没有停过。
1858年，德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）发表了论文《表达涡环的流体动力学方程的积分》，对其进行了数学分析
Hermann
其中，他用表达式描述了涡环的强度。
正是亥姆霍兹的论文，让人们开始对涡环的形成、运动和相互作用有了基础的认识，并尝试一步步展开深入的研究。
直至如今，出现了很多关于涡环的有趣研究。其中最著名的，莫过于两个涡环的相撞实验。
用被动标记可视化两个涡旋环的碰撞
透过动图，你会看到，如果两个相同涡环之间产生正面碰撞，就会出现了神奇的现象：沿碰撞平面径向扩展后形成小
为了揭开神秘的面纱，实验员通过收集这些可视化数据进行判断。
他们发现，当涡环发生碰撞时，外圈先开始分解并形成小结点。在这些结点里，都存在有一个低压力点。
正是这些低压区域，对附近的物质产生吸引，从外圈将环分解为小块。
但是，至于分解的时候为什么只旋转了90度，且方向只朝外的等等问题，至今仍然没有准确的解释。
处处可见的流体力学专家
事实上，涡流的奇妙并不仅仅在于其自身神秘的独特性，更多原因而是在于，它是自然界普遍存在的令人惊叹的奇迹。
比如说，海豚的花式吐泡泡。
海豚和白鲸可以吹出完美的气泡涡环，这是它们的拿手绝活。
它们热衷于与之嬉戏、追逐，甚至有时候用脚蹼阻止涡环上升。对它们来说，饭可以少吃，但吹涡环不能没有。
又比如说，蒲公英的超远飞行。
要知道，在很长一段时间里，蒲公英如何保持飞行是物理界一直想解开的谜题。
直到2018年10月在《自然》发表的一篇论文A separated vortex ring underlies the flight of the dandelion，才真正揭示了蒲公英种子的飞行机制。
英国爱丁堡大学的中山真美、Ignazio Maria Viola及其同事构建了一个垂直风洞，对自由飞行的和固定的蒲公英种子的绕流做可视化处理。
通过长曝光摄影和高速成像，他们发现分离的涡流环是蒲公英飞行的基础。
图片来源于Nature自然科研
当然，除了自然界之外，在航空、军事当中，也同样充斥着涡环的影子。
举个栗子，当飞机以高速飞过时，其产生的下降气流就会导致涡环的产生。
再譬如没有感情的杀手：空气大炮。
他的喜悦都在这炮里了
就连氢弹和原子弹爆炸形成的蘑菇云，其本质也是一个不断上升的巨大涡环。
事实上，在爆炸过程中，大量的高温高压气体迅速膨胀，直接导致冲击波的形成。
而这突然产生的低密度大体积气体，又将演变为蘑菇云，直接引发瑞利-泰勒不稳定性。
瑞利-泰勒不稳定性
一般来说，当密度更小的流体在密度更大的流体下方时，由于重力加速度的作用，就会发生瑞利-泰勒不稳定性。
大量急剧上升的气体，致使沿其边缘弯曲向下形成涡环，从而形成一个围绕中心“蘑菇”柱状的大涡环。
涡环的存在，在展现流体力学独有魅力的同时，也像在告诉着我们：生活处处是科学，就看你能不能get到而已。
对此，超模君最有发言权，因为超模君发现：
每一个普通人，其实都是隐藏的流体力学专家。
不要误会，不是针对你
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