Действительно, в условиях сильно устойчивой стратификации в атмосфере [192] и океане [216] происходит разрушение внутренних волн и образование пятен перемешанной жидкости. Пятна перемешанной жидкости коллапсируют и турбулизуются, согласно механизмам, обсужденным выше, и приобретают дискообразную форму. В этой связи особенно интересна работа С. СетхуРамана [192], который непосредственно наблюдал и регистрировал разрушение внутренних волн, возникновение и длительное сушество-

27 г- а)

54 27

\ ...... 1

.4,--.,.4.

54 г- 2 б)

6 8 10 12 14 t мин

д 10 12 141 мин

Рис. 12.19. Мера турбулентности - скорость диссипации энергии 8 - на разных стадиях разрушения внутренних волн [192].

а) внутренних волн нет, г= 183 м; б) начало обрушения

внутренних волн, г = 40 м; в) после обрушения внутренних волн.

ванне локализованной турбулентности в условиях сильной температурной инверсии (сильно устойчивой стратификации) и сильного сдвига скорости ветра в атмосфере над Атлантическим океаном вблизи Нью-Йорка (рис. 12.19). Сушественно, что, по наблюдениям СетхуРамана, возникающая в результате разрушения внутренних волн четко локализованная турбулентность (рис. 12.19 в) не носила характер быстро затухающей вспышки в самый момент разрушения (ср. рис. 12.19 б). Напротив, она сравнительно медленно развивалась и поддерживалась длительное время (более часа). Возникновение и длительное существование локализованной турбулентности можно, в согласии с ранее сказанным, объяснить работой рейнольдсовых напряжений на сильном сдвиге ско-

рости ветра при малой вязкой диссипации и при исчезновении затраты турбулентной энергии на работу против сил плавучести. Действительно, после перемешивания воздух в пятне стал однородным по плотности.

Дискообразные пятна перемешанного турбулизованного воздуха иногда становятся видимыми, хотя и сравнительно редко. Как нам представляется, видимость пятен может объясняться следую-ш,им образом.

Пусть по тем или иным причинам в атмосфере появилось некоторое количество взвеси, например, в виде аэрозоля. При определенных условиях эта взвесь выпадает более или менее равномерно по плошади (рис. 12.20). Для удержания частиц во взвешенном состоянии необходимо, как было показано в п. 12.3, чтобы отношение скорости установившегося падения частиц к средней квадратичной пульсационной скорости было меньше некоторого

Рис. 12.20. Выпадающая взвесь опускается в стратифицированной жидкости, где турбулентность низка, но задерживается дискообразным пятном.

критического значения. Там, где воздух стратифицирован, турбулентность, в согласии со сказанным выше, низка и частиц во взвешенном состоянии удержать не может. В пятне же турбулентность может оказаться достаточно высокой чтобы удержать частицы во взвешенном состоянии (ср. рис. 12.19). Удержанные взвешенные частицы увеличивают оптическую плотность пятна и оно может стать видимым в окружаюшем воздухе при внешнем осве-ш,ении Солнцем или Луной. По мере расплывания пятна его тол-ш,ина уменьшается и сдвиг скорости, необходимый для поддержания в нем турбулентности, возрастает. Когда имеюш,ийся сдвиг оказывается недостаточным для поддержания турбулентности, пятно сбрасывает частицы и перемешивается с окружающим воздухом.

Для того чтобы пятно стало видимым, достаточно, чтобы его так называемая оптическая толщина т была порядка сотых-десятых долей единицы. Оценивая необходимую для этого концентрацию частиц по формуле п = г/2пгН, где Н - эффективная толщина пятна с учетом скоса луча зрения, г - радиус частицы, получаем для Н порядка 10 см и частиц размером 3 мкм (имеющих скорость опускания порядка нескольких см/с) п порядка 10- 10 см~. Это значение вполне реально для пылевых облаков.

Согласно сказанному, дискоидные образования могут наблюдаться там, где существуют условия для разрушения внутренних волн в атмосфере. Это может быть резкая граница атмосферных слоев, наветренная сторона горной гряды умеренной высоты при наличии температурной инверсии и т. п. Предложенное объяснение находится в согласии с наблюдавшимися, по-видимому, большими ускорениями дискоидных образований. В самом деле, эти ускорения ненормально велики, если считать образования металлическими летающими объектами, но вполне разумны, если принять во внимание, что они лишь немного тяжелее воздуха. Сообщения об участившихся в последнее время наблюдениях дискоидных образований можно связать с загрязнением атмосферы.

Отметим, что вполне аналогичное объяснение можно дать облакам мутности в океане.