Científicos de la Escuela Superior de Economía y el Instituto Landau de Física Teórica de la Academia de Ciencias de Rusia han investigado cómo los flujos de vórtice penetran en el interior de un líquido. Los autores del artículo han demostrado que las películas específicas (líquidas e insolubles) en la superficie del agua mejoran las corrientes de Foucault. Estas corrientes son producidas por las ondas superficiales que interactúan y se dirigen en ángulo entre sí. Los resultados del estudio se han publicado en Fluidos de revisión física .

Desde la antigüedad, se sabe que las películas en la superficie de un líquido afectan su movimiento. Los antiguos griegos una vez vertieron aceite por la borda para calmar el océano. La película de aceite resultante aumentó los flujos de vórtice vertical en una capa delgada cerca de la superficie, lo que resultó en la supresión de la amplitud de las ondas superficiales.

Los autores de este estudio han demostrado por primera vez que las películas líquidas e insolubles delgadas que se presentan en la superficie del agua también mejoran las corrientes de Foucault horizontales. Estas corrientes son producidas por la interacción de ondas superficiales dirigidas en ángulo entre sí.

Los investigadores tienen en cuenta dos mecanismos no lineales que conducen a la generación de vórtices horizontales:la deriva de Stokes y la vorticidad de Euler. Hasta hace poco, nadie había tenido en cuenta la última contribución. Sin embargo, si la película cubre la superficie de un líquido, entonces es la principal.

"Sobre el movimiento de las olas, la viscosidad de un líquido conduce a la formación de flujos de vórtice verticales concentrados en una capa delgada cerca de la superficie. Si se excitan dos ondas ortogonales, entonces los vórtices verticales que acompañan a la primera ola girarán ligeramente debido a la pendiente de la superficie creada por la segunda ola, y viceversa. Como resultado, aparece la proyección del movimiento del vórtice sobre el plano horizontal. La película en la superficie de un líquido mejora los vórtices verticales cerca de la superficie, lo que conduce a un aumento de las corrientes de Foucault horizontales, "explica Vladimir Parfenyev, Profesor asociado de la Facultad de Física de la Escuela Superior de Economía.

Los autores del artículo han establecido que las contribuciones a las corrientes de Foucault horizontales, debido a la deriva de Stokes y la vorticidad de Euler, dependen de la profundidad en diferentes grados. Ambos términos decaen exponencialmente en una escala del orden de la longitud de onda, pero la deriva de Stokes decae más rápidamente. Es decir, si se aleja de la superficie (más profundo) a una distancia igual a la longitud de onda, los vórtices no serán visibles. Además, la deriva de Stokes desaparecerá antes; esto significa que la vorticidad euleriana siempre dominará a cierta profundidad, incluso si la superficie de un líquido no está cubierta por la película.

Los resultados del estudio se pueden aplicar en numerosos campos, desde la ciencia de los materiales hasta la geofísica. Por ejemplo, Es posible colocar partículas con propiedades específicas (eléctricas, magnético, etc.) en la superficie del líquido y, controlando su movimiento, controlar las características de la interfaz.

En geofísica, Los resultados obtenidos se pueden utilizar en el análisis del transporte de contaminantes o plancton cerca de la superficie del océano. Es más, los científicos afirman que, basado en sus cálculos, es posible desarrollar un método para determinar los parámetros de una película superficial, si no se conocen un priorato.

Científicos de la Escuela Superior de Economía y del Instituto Landau de Física Teórica de la Academia de Ciencias de Rusia, Vladimir Parfenyev y Sergey Vergeles, junto con colegas del Instituto de Física del Estado Sólido de la Academia de Ciencias de Rusia, actualmente están probando sus predicciones teóricas. Los autores del estudio esperan que los resultados obtenidos expliquen la intensidad anormalmente alta de las corrientes de Foucault observadas en los experimentos de laboratorio.