神奇的涡环现象，海豚吐泡泡，原子弹的蘑菇，烟圈，其实都是个原理

　　2012年，人们在节目《自然奇观》中打造了一门个的大型空气涡流“加农炮”，并在节目中不断挑战空气涡流加农炮的威力。他们惊讶地发现，空气涡流炮不仅可以轻松突破20M以上的纸箱，还可以轻松击倒60M以上的纸箱。为了真正感受自制空气炮的威力，人类决定亲自上阵。

　　观察的朋友可能发现，当空气涡炮发射时，空气中总会有一个个的烟圈。其实自制空气炮之所以这么厉害，是因为流体力学中的旋涡。那么，什么是涡环呢？涡环，也称旋涡，是指流体沿某个个方向围绕着一条直线或一条曲线轴。受干扰的流体，如液体，

　　更神奇的是，涡环内部气流的旋转大大增强了涡环的运动耐久性。就像旋转的轮胎减少了汽车与地面的摩擦力一样，涡环的旋涡也减少了其核心区域与周围环境中静止流体的摩擦力，使涡环在不损失质量和动能的情况下保持其原有的形状，从而促使其继续长距离运动。如果将涡环的效果与流体射流相比较，不难发现涡环现象能够相对较好地维持其原始状态，其移动距离也显得更长，这也合理地解释了人吐出的烟圈停止吹散后，人还能继续跑很长时间。然而，神奇的涡环现象虽然令人惊讶，但也引起了物理学家的注意。

　　自17世纪以来，人类对涡环进行了无数次探索。1858年，德国物理学家赫尔曼冯亥姆霍兹发表了《表达涡环的流体动力学方程的积分》，通过数学分析阐述了涡环现象。他用表达式向人类展示了涡环的强度，使人类在一定程度上了解了涡环的形成、运动和相互作用，人们也在此基础上对涡环现象进行了深入的研究。

　　目前，关于涡环有许多有趣的实验，其中最具代表性的涡环现象是涡环碰撞实验。在实验中，你可以清楚地看到，当同一个涡环与2个正面碰撞时，会产生更不可思议的现象。此时，2个涡环会沿碰撞平面径向膨胀，产生许多个小块，这意味着涡环碰撞时，外环将是第一个。在这些节点处有一个低压点个，说明节点上的低压区吸引了附近的物质，所以外环把涡环分解成许多个的小块。遗憾的是，对于这些小块为什么在分解时只旋转90度，每个小块的方向只沿外部测量运行等问题，科学家们一直没有给出合理的解释。

　　要知道，其实涡环现象的神秘并不仅仅来自于涡环本身，人们认为涡环现象的神奇更多的在于它的神秘在自然界随处可见，这也让人感到非常惊讶。

　　比如海豚吐泡泡，吹出来的泡泡涡圈很完美，这也是它们的特长，白鲸也是。

　　比如很多人都知道蒲公英可以在空中飞行很长时间，而蒲公英的这种现象就成了物理学家的探索对象。直到2018年10月，人们才真正了解蒲公英种子的飞行机制。这是因为英国爱丁堡大学中山振美和他的专业团队建造了一台个立式风洞机。可视化蒲公英自由飞行种子和蒲公英固定种子周围的流动。在长曝光摄影和高速成像的技术支持下，他们发现“分离涡环”是造成蒲公英种子独特飞行机制的主导因素。

　　值得一提的是，涡环现象不仅存在于自然、航空、军事等方面，而且仍然充满了涡环。比如飞机高速飞行时，产生的下吹气流会引起涡环现象，比如Mode的情感空气炮，氢弹、原子弹爆炸后形成的巨大蘑菇云。其实是一个巨大的涡环，在个处不断上升。这是因为爆炸过程中释放了大量高温。

　　这种现象也直接造成瑞利泰勒不稳定。一般情况下，当密度较低的流体处于密度较高的流体的底部区域时，在重力加速度的作用下会引起瑞利泰勒不稳定性。随着大量气体的急剧上升，这些气体沿着边缘扩散，形成一个巨大的涡环。不得不说，涡环现象显示了流体力学的魅力。