Эффект прандтля-глоерта или когда вбежит вдогонку за самолетом

МОСКВА, 15 апр — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Ароматерапия не входит в арсенал современной медицины, ее удел — салоны красоты, массажные кабинеты. Тем не менее ученые пытаются понять, как запах влияет на поведение, настроение, физиологию человека. РИА Новости рассказывает о том, чего удалось достичь науке об ароматах.

Растительные эфирные масла в Древнем Китае сжигали для окуривания помещений, египтяне добавляли в растворы для бальзамирования умерших, римляне брали с собой в термы. Но наука занялась этим сравнительно недавно. Термин "ароматерапия" ввел в 1920-х годах французский химик Рене-Морис Гаттефос (Rene-Maurice Gattefosse).

В растениях, безусловно, есть полезные вещества. Например, кору ивы жевали издревле, чтобы лечить воспаления, а потом в ней обнаружили ацетилсалициловую кислоту, известную теперь как аспирин. Но одно дело принимать лекарства в таблетках, и совсем другое — вдыхать. Как подтвердить, что запах оказывает терапевтический эффект? Каков физический механизм воздействия? В ароматерапии дают только субъективные описания, не поддающиеся проверке. Например, сообщают, что запах розмарина проясняет ум и улучшает память, лаванда успокаивает и снимает стресс, беспокойство, депрессию, лечит бессонницу. У масла можжевельника вообще насчитали 17 благотворных эффектов: от афродизиака до успокоительного.

Наука об ароматах

С 1980-х годов развивается новое научное направление — аромакология, то есть изучение того, как запахи влияют на физиологию, здоровье. В 2007 году американские ученые проанализировали все статьи, где публиковались данные о лечебных эффектах запахов. Только 18 из них были признаны доступными для научного анализа, да и то с определенными оговорками. Проводить такие исследования сложно, потому что в них много субъективного, неясно, как методика эксперимента сказывается на результате, и, главное, неизвестно, каков механизм воздействия запаха на организм.

Возможно, молекулы ароматного вещества напрямую влияют на обонятельные нейроны и далее на мозг или на эндокринную систему. Либо химические субстанции проникают в кровь через нос или слизистую легких и потом распространяются по всему организму. Это подтверждают опыты на грызунах, у которых в крови обнаружили молекулы вдыхаемых эфирных масел. В других опытах крысы успокаивались, вдыхая цедрол — компонент кедра, хотя у них было повреждено обоняние. Конечно, лечение запахами было бы удобно, ведь эффект после вдыхания мгновенный, и доза вещества требуется значительно меньше, чем при приеме таблеток. Но чтобы разработать научно обоснованную ароматерапию, нужно понять механизм действия запаха, а до этого пока далеко.

Интересные результаты дали опыты ученых из Австрии с линалоолом, основным компонентом лавандового масла. Когда его нанесли на кожу участникам эксперимента, у них немного упало систолическое давление крови (верхнее). Это можно рассматривать как аналог массажа, но признать терапевтический эффект эфирного масла мешает тот факт, что массаж сам по себе успокаивает, снимает напряжение.

В России проект "Влияние запаховой среды на физиологический статус и когнитивные процессы человека" поддерживает Российский научный фонд. Его участники из Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН, Института проблем передачи информации им. А. А. Харкевича и Орловского государственного университета выяснили, что запахи лаванды и мяты улучшают память школьников в возрасте 10-11 лет. Анализ слюны участников до и после эксперимента показал, что вдыхание мяты сильнее всего снижает уровень гормона кортизола, который регулирует стресс. Поскольку из других работ известно, что высокий уровень кортизола в организме ослабляет память, значит, делают вывод ученые, мята снимает стресс.

Сплошные эмоции

Все наблюдаемые эффекты можно объяснить иначе — через психологическое воздействие. То есть человек реагирует на запах согласно своему опыту и ожиданиям, а также через обучение. В пользу этой гипотезы говорит то, что люди испытывают эмоции, меняют поведение в соответствии с тем, приятен запах или нет. Например, посетители супермаркета, в котором приятный запах, более склонны помочь другим покупателям. Сотрудники компаний тоже лучше работают, ставят себе более высокие цели, если в помещении приятно пахнет.

Еще один фактор — заранее сформированные представления. Когда 90 студенткам сообщили, что приятный запах в помещении расслабляет, у них действительно снизились сердцебиение и проводимость кожи, хотя распыляли всего лишь лаванду и неролиевое масло из померанца. Все студентки отметили, что у них улучшилось настроение. То же самое они сказали, побывав в помещении с плацебо, то есть с веществом без запаха.

Сторонники психологической гипотезы считают, что химическая природа запаха вторична, главное — психическое воздействие. В какой-то мере об этом свидетельствуют культурные, индивидуальные и даже гендерные различия в восприятии запахов. Например, у мужчин, три дня подряд гулявших по лесу, снизился уровень гормона адреналина. Есть также данные о том, что ароматерапия облегчает депрессию. В целом пока психологическая гипотеза ароматерапии лучше подтверждается экспериментами.

Вне зависимости от того, научна ароматерапия или нет, не следует забывать, что компоненты эфирных масел могут вызвать аллергию, особенно при длительном воздействии.

Удивительное зрелище – конус пара, появляющийся вокруг самолета, который летит на околозвуковой скорости. Этот удивительный эффект, известный как эффект Прандтля - Глоерта, заставляет глаза широко раскрыться, а челюсть – отвиснуть. Но в чем его суть?

(Всего 12 фото)

1. Вопреки всеобщему мнению, этот эффект появляется не тогда, когда самолет преодолевает звуковой барьер. Эффект Прандтля - Глоерта также часто ассоциируют со сверхзвуковым хлопком, что тоже не верно. Двигатели самолетов со сверхвысоким обходом могут создавать этот эффект на скорости взлета, потому что входное устройство двигателя имеет низкое давление, а лопатки вентилятора сами по себе работают на околозвуковой скорости.

2. Причина его возникновения заключается в том, что летящий на высокой скорости самолёт создает область повышенного давления воздуха впереди себя и область пониженного давления позади. После пролёта самолёта область пониженного давления начинает заполняться окружающим воздухом. При этом в силу достаточно высокой инерции воздушных масс сначала вся область низкого давления заполняется воздухом из близлежащих областей, прилегающих к области низкого давления.

3. Представьте объект, движущийся на околозвуковой скорости. Околозвуковая скорость отличается от скорости звука. Звуковой барьер преодолевается на скорости 1235 км/час. Околозвуковая скорость ниже, выше или около скорости звука и может варьироваться от 965 до 1448 км/час. Поэтому этот эффект может появиться, когда самолет движется со скоростью, меньшей скорости звука или равной ей.

4. И все же все дело в звуке – именно от него зависит «видимость» этого парового конуса за самолетом. Форма конуса образуется силой звука (в случае с самолетами), движущейся быстрее, чем звуковые волны, которые она производит. Эффект Прандтля - Глоерта возникает в результате волновой природы звуков.

5. Опять же, подумайте о самолете, как об источнике, а о звуке – как о гребне волны. Эти гребни звуковых волн представляют собой серию или оболочку накладывающихся друг на друга кругов. Когда волны накладываются друг на друга, создается форма конуса, а ее кончик – источник звука. Пока что невидимого.

6. Чтобы эффект стал видимым человеческому глазу, нужна еще одна вещь – влажность. Когда влажность достаточно высокая, воздух вокруг конуса конденсирует и образует облако, которое мы видим. Как только давление воздуха возвращается в нормальное состояние, облако исчезает. Эффект почти всегда возникает у самолетов, летящих летом над океаном – комбинация воды и жары дает нужный уровень влажности.

7. Здесь можно разрушить еще один . Некоторые считают, что эффект Прандтля - Глоерта возникает в результате сгорания топлива.

8. Наверное, вас можно понять, если вы считаете, что этот эффект – инверсионный след, то есть неестественное облако, появляющееся из конденсированного водяного пара, который производится выхлопами двигателя. Однако это не одно и то же. Водяной пар уже есть там – он уже в воздухе, еще до того, как через него пройдет самолет.

9. Стоит также упомянуть давление воздуха. Когда самолет движется на околозвуковой скорости, давление воздуха вокруг называется N-волной, потому что когда давление зависит от времени, результат похож на букву N.

10. Если бы мы могли замедлить взрывную волну, проходящую через нас, мы бы увидели ведущий компонент сжатия. Это начало N. Горизонтальная палочка возникает, когда давление опускается, а когда нормальное давление атмосферы возвращается в финальную точку, создается буква N.

11. Эффект назван в честь двух выдающихся ученых, открывших это явление. Людвиг Прандтль (1875 – 1953) был немецким ученым, изучавшим развитие систематического математического анализа в аэродинамике. Герман Глоерт (1892 – 1934) был британским ученым-аэродинамиком.

12. Хотите верьте, хотите нет, но вы сами можете создать этот эффект. Вам нужно всего две вещи: кнут и день с высокой влажностью воздуха. Если вы сможете лихо хлестнуть кнутом, как Индиана Джонс, вы увидите подобный эффект. Хотя, дома это пробовать не стоит.

Позади объекта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха . Чаще всего наблюдается у самолётов . При очень высокой влажности этот эффект возникает также при полётах на меньших скоростях.

Причина его возникновения заключается в том, что летящий на высокой скорости самолёт создает область повышенного давления воздуха впереди себя и область пониженного давления позади. После пролёта самолёта область пониженного давления начинает заполняться окружающим воздухом. При этом в силу высокой инерции воздушных масс сначала вся область низкого давления заполняется воздухом из близлежащих областей, прилегающих к области низкого давления. Этот процесс локально является адиабатическим процессом , где занимаемый воздухом объём увеличивается, а его температура понижается. Если влажность воздуха достаточно велика, то температура может понизиться до такого значения, что окажется ниже точки росы . Тогда содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется в виде мельчайших капелек, которые образуют небольшое облако.

По мере того, как давление воздуха нормализуется, температура в нём выравнивается и вновь становится выше точки росы, и облако быстро растворяется в воздухе. Обычно время его жизни не превышает долей секунды. Поэтому при полёте самолёта кажется, что облако следует за ним - вследствие того, что оно постоянно образуется сразу позади самолета, а затем исчезает.

Существует распространённое заблуждение, что возникновение облака из-за эффекта Прандтля - Глоерта означает, что именно в этот момент самолёт преодолевает «звуковой барьер ». Проявление этого эффекта зависит от соотношения между скоростью самолёта, влажностью воздуха и температурой последнего. В условиях нормальной или слегка повышенной влажности облако образуется только при больших скоростях, близких к скорости звука или превосходящих её. В то же время при полётах на малой высоте и в условиях очень высокой влажности (например, над океаном) этот эффект можно наблюдать и при скоростях, значительно меньших скорости звука. Иногда это явление наблюдается у быстрых автомобилей.

Эффект назван в честь немецкого физика Людвига Прандтля и английского физика Германна Глоерта.

Ссылки

• «Конденсация вследствие эффекта Прандтля - Глоерта », статья М. Крамера в Галерее механики текучих сред .
• Галерея фотографий эффекта Прандтля - Глоерта со ссылками и другой информацией.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Эффект Прандтля - Глоерта" в других словарях:

Одно из проявлений эффекта Пранд … Википедия

Одно из проявлений эффекта Прандтля Глоерта, самолёт F/A 18 Эффект Прандтля Глоерта явление, заключающееся в возникновении облака позади самолёта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. При очень высокой… … Википедия

Одно из проявлений эффекта Прандтля Глоерта, самолёт F/A 18 Эффект Прандтля Глоерта явление, заключающееся в возникновении облака позади самолёта, летящего на околозвуковой скорости в условиях повышенной влажности воздуха. При очень высокой… … Википедия

Летчикам запрещено преодолевать звуковой барьер над сушей да и вообще летать на таких скоростях вблизи земли. Поэтому эффект Прандтля - Глоерта можно наблюдать у пролетающего над морем самолетом.

Хотя бы раз в жизни стоит побывать на аэрошоу. Хотя бы из-за того, что там можно повидать не только всевозможные чудеса самолетостроения, но и наблюдать удивительные физические явления, которые создаются при полете воздушного транспорта в воздухе. Одно наиболее эффективное такое явление неоднократно запечатлевалось фотографами и видеооператорами. Правда, чаще всего его называли как визуальное свидетельство звукового удара при выходе самолета на сверхзвуковую скорость. Но это не так. На самом деле они запечатлевали эффект Прандтля — Глоерта — физическое явление, возникающее при приближении самолета к скорости звука. С преодолением звукового барьера оно никак не может быть связано. Почему?

Эффект Прандтля — Глоерта заключается в конденсации атмосферной влаги за самолетом или иным воздушным объектом, движущимся на околозвуковых скоростях. Заметьте, на околозвуковых, а не на сверхзвуковых! Это физическое явление названо в честь двух выдающихся ученых, открывших его. Ими был Людвиг Прандтль, немецкий ученый, изучавший развитие систематического математического анализа в аэродинамике, и Герман Глоерт, являвшийся британским ученым — аэродинамистом.

Проявление эффекта Прандтля — Глоерта зависит не только от скорости летящего объекта, но и от температуры и влажности самого воздуха. Если скорость аппарата приближается к скорости звука, составляя около 1234 км/ч, то в обтекающем его воздухе возникает перепад давления и температуры. Воздух прекращает удерживать влагу, и формируется конденсат в форме конуса. Правда, его жизнь недолговечна.

В условиях очень высокой влажности эффект Прандтля — Глоерта можно наблюдать и на более низких скоростях. При этом спереди самолета создается зона повышенного давления воздуха, а сзади – пониженная. После пролёта самолёта она начинает заполняться окружающим воздухом, температура которого понижается. При сильной влажности воздуха его температура может понизиться ниже «точки росы». Тогда содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется в виде мельчайших капелек, которые образуют видимый нами конус. Постепенно давление воздуха нормализуется, а температура в нём выравнивается. Конус при этом растворяется в воздухе.

Кстати, летчикам запрещено преодолевать звуковой барьер над сушей да и вообще летать на таких скоростях вблизи земли. Поэтому эффект Прандтля — Глоерта можно наблюдать у пролетающего над морем самолетом. Если самолет все-таки преодолеет звуковой барьер, то зарегистрировать звуковой удар при его выходе на сверхзвук чрезвычайно трудно. Невооруженным глазом его не увидишь. Эффект Прандтля — Глоерта показывают зрителям шоу истребители-бомбардировщики. Это явление столь зрелищное, что его нередко используют в целях популяризации морской авиации.

Удивительное зрелище - конус пара, появляющийся вокруг самолета, который летит на околозвуковой скорости. Этот удивительный эффект, известный как эффект Прандтля — Глоерта. В чем его суть?

1. Вопреки всеобщему мнению, этот эффект появляется не тогда, когда самолет преодолевает звуковой барьер. Эффект Прандтля — Глоерта также часто ассоциируют со сверхзвуковым хлопком, что тоже не верно. Двигатели самолетов со сверхвысоким обходом могут создавать этот эффект на скорости взлета, потому что входное устройство двигателя имеет низкое давление, а лопатки вентилятора сами по себе работают на околозвуковой скорости.

2. Причина его возникновения заключается в том, что летящий на высокой скорости самолёт создает область повышенного давления воздуха впереди себя и область пониженного давления позади. После пролёта самолёта область пониженного давления начинает заполняться окружающим воздухом. При этом в силу достаточно высокой инерции воздушных масс сначала вся область низкого давления заполняется воздухом из близлежащих областей, прилегающих к области низкого давления.

3. Околозвуковая скорость отличается от скорости звука. Звуковой барьер преодолевается на скорости 1235 км/час. Околозвуковая скорость ниже, выше или около скорости звука и может варьироваться от 965 до 1448 км/час. Поэтому этот эффект может появиться, когда самолет движется со скоростью, меньшей скорости звука или равной ей.

4. И все же все дело в звуке - именно от него зависит «видимость» этого парового конуса за самолетом. Форма конуса образуется силой звука (в случае с самолетами), движущейся быстрее, чем звуковые волны, которые она производит. Эффект Прандтля — Глоерта возникает в результате волновой природы звуков.

5. Опять же, подумайте о самолете, как об источнике, а о звуке - как о гребне волны. Эти гребни звуковых волн представляют собой серию или оболочку накладывающихся друг на друга кругов. Когда волны накладываются друг на друга, создается форма конуса, а ее кончик - источник звука. Пока что невидимого.

6. Чтобы эффект стал видимым человеческому глазу, нужна еще одна вещь - влажность. Когда влажность достаточно высокая, воздух вокруг конуса конденсирует и образует облако, которое мы видим. Как только давление воздуха возвращается в нормальное состояние, облако исчезает. Эффект почти всегда возникает у самолетов, летящих летом над океаном - комбинация воды и жары дает нужный уровень влажности.

7. Здесь можно разрушить еще один миф. Некоторые считают, что эффект Прандтля — Глоерта возникает в результате сгорания топлива.

8. Наверное, это можно понять, если считать, что этот эффект - инверсионный след, то есть неестественное облако, появляющееся из конденсированного водяного пара, который производится выхлопами двигателя. Однако это не одно и то же. Водяной пар уже есть там - он уже в воздухе, еще до того, как через него пройдет самолет.

9. Стоит также упомянуть давление воздуха. Когда самолет движется на околозвуковой скорости, давление воздуха вокруг называется N-волной, потому что когда давление зависит от времени, результат похож на букву N.

10. Если бы мы могли замедлить взрывную волну, проходящую через нас, мы бы увидели ведущий компонент сжатия. Это начало N. Горизонтальная палочка возникает, когда давление опускается, а когда нормальное давление атмосферы возвращается в финальную точку, создается буква N.

11. Эффект назван в честь двух выдающихся ученых, открывших это явление. Людвиг Прандтль (1875 - 1953) был немецким ученым, изучавшим развитие систематического математического анализа в аэродинамике. Герман Глоерт (1892 - 1934) был британским ученым-аэродинамиком.

12. Хотите верьте, хотите нет, но вы сами можете создать этот эффект. Вам нужно всего две вещи: кнут и день с высокой влажностью воздуха. Если вы сможете лихо хлестнуть кнутом, как Индиана Джонс, вы увидите подобный эффект.

13. Интересно, что пилот современного сверхзвукового самолета хорошо чувствует «преодоление» своим летательным аппаратом звукового барьера: при переходе на сверхзвуковое обтекание ощущается «аэродинамический удар» и характерные «скачки» в управляемости.

НОВОСТИ В ФОТОГРАФИЯХ

Людвиг Прандтль (нем.Ludwig Prandtl, 4 февраля 1875, Фрайзинг — 15 августа 1953, Гёттинген) — немецкий физик. Он внёс существенный вклад в основы гидродинамики и разработал теорию пограничного слоя. В честь его был назван один из критериев подобия (число Прандтля), а также гидроаэрометрическое устройство, ставшее классическим приёмником воздушного давления для многих самолётов и вертолётов (трубка Прандтля). Защитил докторскую диссертацию в Мюнхенском техническом университете в 1900 году. Был профессором в Ганновере и с 1 сентября 1904 в Гёттингене.

Людвиг Прандтль родился в Фрайзинге, недалеко от Мюнхена. Его мать часто болела, поэтому мальчик много времени проводил с отцом, профессором инженерии. Под его влиянием он научился наблюдать природу и размышлять о наблюдениях. В 1894 году Прандтль поступил в Мюнхенский технический университет, который окончил через шесть лет со степенью PhD по гидромеханике. После защиты диссертации молодой Прандтль работал над усовершенствованием фабричного оборудования. В 1901 году Прандтлю предложили место профессора гидромеханики в технической школе Ганновера, позднее Ганноверский Университет. Именно там он написал свои основные работы. В 1904 году он опубликовал фундаментальную работу — «Течение жидкости с малой вязкостью» (англ. Fluid Flow in Very Little Friction). В работе он впервые описал теорию пограничного слоя и его влияние на лобовое сопротивление и на срыв потока, дав таким образом объяснение явлению сваливания. Приближенная теория пограничного слоя, предложенная Прандтлем, широко используется в наше время. После опубликования этой работы Прандтлю предложили кафедру в университете Гёттингена. В последующее десятилетие Прандтль основал сильнейшую школу аэродинамики, на основе которой в 1925 году был организовано Общество кайзера Вильгельма по изучению течений жидкости и газа (теперь оно носит название Общество Макса Планка). Продолжая исследование, начатое Фредериком Ланчестером в 1902—1907 годах, Прандтль объединил свои усилия с физиком Альбертом Берцем и инженером Михаэлем Мунком для исследования подъемной силы реального аэродинамического крыла, используя математический аппарат. Результаты исследования опубликованы в 1918—1918 годах и теперь известны как «теория крыла Ланчестера-Прандтля». В 1908 году Прандтль и его студент Теодор Майер впервые предложили теорию сверхзвуковой ударной волны. На основе течения Прандтля — Майера в Гёттингене в 1909 году построена первая в мире сверхзвуковая аэродинамическая труба. В 1929 году вместе Адольфом Буземанном предложил метод проектирования сверхзвукового сопла. В настоящее время все сверхзвуковые сопла и аэродинамические трубы сконструированы на основе этой теории. Студент Прандтля Теодор фон Карман развил теорию сверхзвукового течения. В 1922 году Прандтль и математик Рихард Эдлер фон Мизес основали GAMM (the International Association of Applied Mathematics and Mechanics). Вплоть до 1945 года Прандтль сотрудничал с Рейхсминистерством авиации Германии. Среди его работ: сжимание жидкости при сверхскоростном режиме течения — Эффект Прандтля — Глоерта, труды по метеорологии и теории упругости. Прандтль проработал в университете Гёттингена до самой смерти 15 августа 1953 года. Его называют отцом современной аэродинамики.

Герман Глоерт (в отечественной научной и учебной газодинамической литературе практически исключительно применяется форма Глауэрт , 4 октября 1892, Олдершот — 6 августа 1934, Шеффилд) — британский учёный, специалист в области аэродинамики, до декабря 1934 года — научный директор Королевского авиационного центра в Фарнборо, член Лондонского королевского общества.

Родился в семье промышленника — эмигранта из Германии Луиса Глауерта. С отличием окончил школу Короля Эдуарда VII, учился в Тринити-колледже в Кембридже. Глауэрт известен работами в области аэродинамики, в частности, в 1928 году первым опубликовал работу, содержащую формулу, названную впоследствии «формулой Прандтля — Глоерта». Трагически погиб в 1934 году, попав под дерево, вырванное ветром.

Эффект Прандтля — Глоерта