Эволюция вихрей на поверхности нормального He I

Анотація

При температурах нижче точки максимуму густини рідкого ⁴He T ≤ T_m = 2,178 К у шарі нормального гелію He I, який підігрівають зверху, розвивається термогравітаційна конвекція (конвекція Релея–Бенара, РБК). Експериментально встановлено, що виникнення РБК в об’ємі шару супроводжується збудженням вихрової течії на вільній поверхні He I. При цьому в циліндричній посудині вихори малих розмірів протягом часу утворюють два крупномасштабних вихора (вихровий диполь), розміри яких обмежуються діаметром циліндричної посудини. Зі зростанням температури рідини вище T_m конвективний рух в об’ємі неоднорідно нагрітого шару швидко згасає, та водночас вихрова течія на поверхні He I зберігається. Результати вивчення еволюції вихрової системи у разі відсутності РБК (без накачки енергії) показали, що при тривалих спостереженнях (більше 1300 с) нелінійна взаємодія між крупномасштабними вихорами, які слабо згасають, приводить до появи на поверхні He I вихорів малих розмірів.