Разрушение ячеек Бенара при локальных нарушениях теплового равновесия и их формирование над ячейками Бенара

Abstract

У роботі наведені результати експериментального дослідження руйнування комірок Бенара. Руйнування комірок Бенара виконувалось двома методами: додаванням мікрокраплі найбільш холодної вакуумної оливи на поверхню комірок та локальна зміна температури верхньої границі слою розігрітим мідним щупом. Було запропоновано вивчити руйнування конвективних комірок Бенара на Сонці (супергранул) шляхом швидкого нагріву їх нижньої границі. Наведено математичний опис механізму руйнування та методу розрахунку об’ємного розширення сонячної речовини. Отримано значення коефіцієнту об’ємного розширення, що дозволило зменшити число Релея супергранули до значення вільної комірки. Було показано, що збільшення порядку температури нижньої границі супергранули призводить до збільшення числа Релея та, як результат, до прискорення сонячної речовини. Оцінено час прискорення сонячної речовини, він складає 3∙10 с, а час виносу сонячної речовини (еруптивного спалаху) складає майже 2,23∙10³ с. Розмір спалаху сонячної матерії 7∙10⁸ м та він порівняний із радіусом Сонця. Експериментальні результати формування комірок Бенара у повітрі та в оливі описані та чисельно проаналізовані. Пояснена відповідність розмірів комірок Бенара у повітрі та маслі.Results of the experiments on destruction of Bernard cells are described. Destruction of BC was conducted by two ways: micro-drop of the cooled vacuum oil, dropped on the surface of the formed Bernard cells and local change of temperature of the upper border of the layer with heated copper wire. It was offered to study the destruction of convective Bernard cells on the Sun (super-granules) as the result of quick heating of their lower border. Mathematical description of the destruction mechanism is presented. Method of calculation of volume expansion of the solar matter is presented. Value of coefficient of volume expansion was obtained which allowed decreasing the Rayleigh number of the super-granule to the value of free cell. It was shown that increase on the order of the temperature of lower boundary of the super-granule, results in the increase of Rayleigh number and as a sequence in acceleration of the solar matter. Acceleration time of the solar matter to the second orbital velocity was estimated. It constitutes 3∙10 s, and time of solar matter outburst (eruptive flare) is about 2,23∙10³ s. Distance of solar matter outburst is about 7∙10⁸ m and comparable with the Sun radius. Experimental results on forming the air Bernard cells over the oil Bernard cells is described and numerically analyzed. Correspondence of sizes of air Bernard cells to ones of oil Bernard cells is explained.