Négyszögesítették a kört

A lyngbyi dán műegyetem, a DTU fizikus kutatója, Tomas Bohr kísérletezni kezdett egy fizikai jelenség, az úgynevezett Görtler-instabilitás okának és jellemzőinek felderítésére, illetve pontosítására.

Henry Görtler matematikus ugyanis 1940-ben, áramlástani kísérletei közben azt figyelte meg, hogy egy vödörszerű edényben keverőlapáttal gyorsan, egy irányban körbeforgatott víz felületén a víznél lassabban forgó, csavart alakú örvények képződnek, amelyek keletkezésére és fennmaradására nem talált kielégítő magyarázatot. Ahogy arra sem, hogy máskor meg egyenes oldalakkal határolt kis bemélyedések keletkeznek, melyek ugyancsak körben járnak, ugyancsak jóval lassabban, mint ahogy a felkavart víz forog.

Bohr plexiből készített egy 30 literes, kerek keresztmetszetű edényt, aminek a fenekét egy villanymotorral körbeforgatható, de a vizet át nem eresztő lapként alakította ki, hasonlóan a régi mosógépek centrifugáihoz. Ezután félig megtöltötte vízzel és először lassan, majd mind gyorsabban forgásba hozta a vödörfeneket, mire a felette addig nyugvó víztömeg is elkezdett azonos irányban körözni.

A forgatás gyorsultával aztán a víztükör közepén – ahonnan a centrifugális erő oldalra szorította a vizet, mint a kanállal kevert kávét is a csészében – egy besüllyedő közepű örvény keletkezett. Tovább gyorsítva a forgást, ez az üres örvény – mint a fürdőkádból a dugó kihúzása után leeresztett víz – leért a fenékre, de a közepén már nem volt víz, csak egy kör alakú szabad felület. S ekkor jött a meglepetés!

Lenn a víz már nem pontosan körben szorult oldalra, hanem egy egyenlőszárú háromszög alakú szabad területet alkotva. S ez is forgott, csak sokkal lassabban, mint maga a forgatott víztömeg. A forgási sebesség gyorsításával a háromszög az üres fenékrészen lassan átalakult egy forgó négyzetté, majd a mind gyorsabb forgatástól ötszögű, végül hatszögű alakúvá.

Bohr ezután a kísérletet megismételte a víznél sokkal hígabb etilénglikollal. Ám abban csak félig-meddig egyenes alakú fenékképződmény, végül egy háromszög alakult ki, ami viszont már nem változott tovább négyzetessé, vagy sokszögűvé.

Bohr minderről fényképes beszámolót tett közzé a Physical Rewiev Letters (fizikai körlevél) szakközlemények új kötetében. Abban a reményben, hogy akad kutató, aki meg tudja adni az okát az egyelőre megmagyarázhatatlan jelenségnek, amivel voltaképpen sikerült megoldani a kör négyszögesítését. Ám egyelőre az észlelteknek nincs tudományos magyarázata.