İstanbul'da Görülen Nadir Kelvin-Helmholtz Bulutlarının Bilimsel Açıklaması
kelvin helmholtz kararsızlığı... genellikle farklı hızlarda akarken karşılaşan iki akışkanın arasında gelişen hız gradyanının, namı diğer shear ya da türkçesiyle kayma gerilmesinin yarattığı bir düzensizliktir.
kararsızlık olarak ele alınsa da, en başında her türbülans gelişiminde olduğu gibi fiziken açıklanabilir bir yanı vardır. hortumdan çıkan bir gaz akışını ele alalım ve hortum içi hızının da hemen hemen aynı olduğunu kabul ederek bu varsayım için yeteri kadar iç akış reynolds sayısına sahip olduğu varsayımında bulunalım. bu gazın basıncının da atmosfer basıncına eşit olduğunu kabul edelim.
bu durumda, hortumdan çıkan jet akışı başka bir akışkan olan hava ile temas edecektir ve etrafında kendi hızıyla aynı bir hava akışı yoksa bir shear kuvveti gelişecektir. bu kuvvet, su akışı içinde hava akışına yakın bölgelerde başlangıçta homojen kabul ettiğimiz hızın ortalama hıza göre daha küçük kalmasına yol açacaktır.
zamana bağlı olmayan akışta toplam kütle sabit kalmak zorunda olduğundan dolayı uçlarda küçülen hızın jetin merkezinde büyümesi gerekecektir. bu durum da, hızın küçüldüğü yerlerde bernoulli ilkesi gereği basıncın büyümesi anlamına gelir. jet akışı içindeki gaz basıncı büyüyünce atmosfer basıncını geçeceğinden dolayı jet o bölgelerde şişmeye başlar fakat çok hızlı şişeceği için de viskoz kuvvetler aradaki farkı aynı sönümleyemeyeceğinden dolayı sonrasında da geri inmeye başlar.
bu şişme ve inme süreçlerinde bir anlığına iki akışkan arasında sinüzoidal bir şekle benzeyen shear tabakası oluşur. bu tabakanın tepe ve çukur noktalarında kendi içinde bir hız farkı oluşur. sonunda, bu hız farkı şekli sinüzoidal şekilden çıkartarak artık tıpkı kırılmış bir dalgaya benzer hale getirir. şu makaledeki figürlerde de görebileceğiniz gibi.
basınç ile hız arasındaki coupling, viskoz etkilere nazaran çok daha yüksek bir zaman frekansına sahip olduğundan dolayı viskozite yeteri kadar çabuk tepki gösteremez ama biriken her shear hareketi sınıra yakın bölgelerdeki infinitesimal akış elementlerinin üzerinde bir shear gerilmesi yaratır. bu gerilmeye cevap vermesi beklenen viskozite birkaç tur sarmal yapacak kadar basınç dalgasına karşı viskoz stresi yapısal olarak biriktirebilir ama bir yerden sonra biriken bütün stres kopacaktır.
bu kopmadan sonra da, bildiğiniz gibi önce büyük girdapçıklar daha sonra küçükleri gelişecek ve fully turbulent jet flow denen hede gerçekleşecektir. kelvin helmholtz kararsızlığını bazen gökyüzündeki bulutlarda, bazen jüpiter'in büyük kırmızı lekesinin arkasında, bazen güneş'te yaşanan patlamalarda dahi görmek mümkündür.
ilgili video
kısacası böyle bir topoloji ile nerede karşılaşırsanız, olayın kökeninde bir jet akışını indükleyen nedenler olduğunu düşünmek için çok sağlam nedenleriniz vardır denebilir.
Bursa'da Görünerek Sosyal Medyada Gündem Olan Bu Bulut Neyin Nesi?
