Cientistas da Escola Superior de Economia e do Instituto Landau de Física Teórica da Academia Russa de Ciências investigaram como os fluxos de vórtices penetram no interior de um líquido. Os autores do artigo mostraram que filmes específicos (líquido fino e insolúvel) na superfície da água aumentam as correntes parasitas. Essas correntes são produzidas pela interação das ondas de superfície direcionadas em um ângulo entre si. Os resultados do estudo foram publicados em Fluidos de revisão física .

Desde os tempos antigos, sabe-se que filmes na superfície de um líquido afetam seu movimento. Os antigos gregos derramavam óleo no mar para acalmar o oceano. O filme de óleo resultante aumentou os fluxos de vórtice vertical em uma camada fina perto da superfície, o que resultou na supressão da amplitude das ondas de superfície.

Os autores deste estudo demonstraram pela primeira vez que filmes líquidos finos e insolúveis apresentados na superfície da água também aumentam as correntes parasitas horizontais. Essas correntes são produzidas pela interação de ondas de superfície direcionadas em um ângulo entre si.

Os pesquisadores levam em consideração dois mecanismos não lineares que levam à geração de vórtices horizontais:a deriva de Stokes e a vorticidade de Euler. Até recentemente, ninguém havia levado em consideração a última contribuição. Contudo, se o filme cobre a superfície de um líquido, então é o líder.

"Com o movimento da onda, a viscosidade de um líquido leva à formação de fluxos de vórtice verticais concentrados em uma fina camada próxima à superfície. Se duas ondas ortogonais são excitadas, então, os vórtices verticais que acompanham a primeira onda irão virar ligeiramente devido à inclinação da superfície criada pela segunda onda, e vice versa. Como resultado, a projeção do movimento do vórtice no plano horizontal aparece. O filme na superfície de um líquido aumenta os vórtices verticais perto da superfície, o que leva a um aumento nas correntes parasitas horizontais, "explica Vladimir Parfenyev, Professor Associado da Faculdade de Física da Escola Superior de Economia.

Os autores do artigo estabeleceram que as contribuições para as correntes parasitas horizontais, devido à deriva de Stokes e vorticidade de Euler, dependem da profundidade em diferentes extensões. Ambos os termos decaem exponencialmente em uma escala da ordem do comprimento de onda, mas a deriva de Stokes decai mais rapidamente. Isso é, se você se afastar da superfície (mais fundo) para uma distância igual ao comprimento de onda, os vórtices não serão visíveis. Além disso, a deriva de Stokes desaparecerá mais cedo - isso significa que a vorticidade Euleriana sempre dominará em alguma profundidade, mesmo que a superfície de um líquido não seja coberta pelo filme.

Os resultados do estudo podem ser aplicados em vários campos, da ciência dos materiais à geofísica. Por exemplo, é possível colocar partículas com propriedades especificadas (elétricas, magnético, etc.) na superfície do líquido e, controlando seu movimento, controlar as características da interface.

Em geofísica, os resultados obtidos podem ser usados ​​na análise do transporte de poluentes ou plâncton próximo à superfície do oceano. Além disso, os cientistas afirmam que, com base em seus cálculos, é possível desenvolver um método para determinar os parâmetros de um filme de superfície, se não forem conhecidos em priorado.

Cientistas da Escola Superior de Economia e do Instituto Landau de Física Teórica da Academia Russa de Ciências, Vladimir Parfenyev e Sergey Vergeles, junto com colegas do Instituto de Física do Estado Sólido da Academia Russa de Ciências, estão testando suas previsões teóricas. Os autores do estudo esperam que os resultados obtidos expliquem a intensidade anormalmente alta das correntes parasitas observadas em experimentos de laboratório.