Базовый элемент

Я человек, я посредине мира,

За мною мириады инфузорий,

Передо мною мириады звезд.

Арсений Тарковский.

Вихри, которые состоят из неживой материи, всем хорошо известны. Самые большие из них – галактики. Подчиняясь силам тяготения, звезды, планеты и галактический газ с огромной скоростью вращаются вокруг центрального массивного объекта, постепенно падая на него. При этом внутри галактического вихря вещество структурируется, образуя специальные рукава.

Например, на изображении галактики NGC 5584, расположенной в западной части самого крупного скопления галактик на нашем небосклоне, а именно кластера созвездия Девы (фото 1), видны два четких рукава, а остальные деформированы – видимо, под влиянием других галактик. В рукавах из галактического газа формируются и взрываются все новые звезды. Например, большая точка в нижней правой части изображения NGC 5584 – это самая яркая сверхновая 2007 года. По своей яркости она превосходит галактический центр, а вещество из нее вылетает со скоростью 15 тыс км/с.

1. Изображение галактики NGC 5584, полученное на «Очень большом телескопе» Южной европейской обсерватории

Менее величественные вихри постоянно образуются в атмосфере планет. Например, на Земле самые грозные из них – ураганы. Из-за сильной разницы давлений воздух закручивается в спираль, и возникает разрушительный вихрь, вроде урагана «Рита» (фото 2а), опустошившего в позапрошлом году побережье Карибского моря. Ветер, дующий в направлении глаза урагана, где расположена область низкого давления, не только закручивает облака, но и порождает гигантские волны (фото 2б). Их изображение построил спутник Европейского космического агентства «Энвисат», приборы которого способны измерять степень неровности поверхности океана по обратному рассеянию лучей: чем она выше, тем ярче получается изображение.

На Северном полюсе Сатурна имеется весьма своеобразный вихрь – шестигранной формы (фото 3а), впервые замеченный еще «Викингами» в начале 80-х годов. Скорее всего, в его формировании повинны переменные по вертикали температурные потоки. Возможно, сказалось и то, что на севере планеты сейчас зима. Так это или нет, удастся узнать, когда зима придет на Южный полюс (период обращения Сатурна вокруг Солнца равен 29,5 земным годам). А пока что расположенный там летний вихрь вполне соответствует нашим представлениям о форме этих образований (фото 3б).

Однако вихри создает и живая материя. Уникальные фото вихря из рачков-дафний (фото 4) получил кандидат физико-математических наук О.Д. Зотов, старший научный сотрудник геофизической лаборатории «Борок» Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН. Вот что он пишет: «Теперь уже не вызывает удивления тот факт, что в хаосе, присущем многим природным системам, наблюдается появление структур, поражающих своей красотой: морозные узоры на стекле, след за движущимся кораблем, вихревые ячейки в подогреваемой жидкости, пространственные периодичности в некоторых химических реакциях. Это явление иногда называют самоорганизацией, подчеркивая тем самым, что оно представляет собой внутреннее свойство динамики самой системы. На фотографии представлено аналогичное явление в сообществе живых организмов, а именно появление макроструктур в аквариуме 50х50х50 см (макро – по сравнению с объектами, их образующими) при коллективном движении дафний, каждая из которых совершает хаотическое движение. Это явление не типично и возникает при вполне определенных условиях, таких, как плотность организмов, освещенность, содержание кислорода в воде и некоторых других. Следует заметить, что дафнии демонстрируют явление самоорганизации и в естественных условиях».

4. Коллективное движение дафний: а и б - вид сверху, в - вид сбоку (видно, как втягивается в «воронку» черная краска). Фотографии сделаны на слайдовую пленку с довольно большой выдержкой, поэтому отдельные организмы не видны, но характер коллективного движения ясен именно из за большой выдержки

А может ли человечество создавать вихревые структуры в процессе своего движения? Да, может. Точнее, человечество постоянно создает каменные объекты, которые и организуют вихревое движение перемещающихся по ним людей. Самый известный из таких объектов – легендарная Вавилонская башня. Поскольку от нее камня на камне не осталось, возьмем в качестве примера недавнее открытие испанских археологов. Они раскопали так называемую мотийю (фото 5): одно из сооружений четырехтысячелетней давности, сеть которых с шагом 4-5 км покрывает Ла-Манчу.

5. Раскопки в районе Мотийи дель Азуер, которые проводят археологи из Университета Гренады

Поначалу считалось, что это могильные холмы, однако раскопки показали, что мотийя – это целая крепость, предназначенная для хранения зерна и воды. Чем это не вихрь диаметром в 50 м, который вращается вокруг центральной семиметровой башни? Очевидно, что, когда здесь жили люди, наибольшая плотность их перемещений приходилась именно на центральное хранилище, однако и находящаяся за стенами периферия тоже была вовлечена в движение.