Вода бурлит за камнем в реке, воздух завихряется за крылом самолёта — кажется, что движение совершенно беспорядочное. Но авторы работы нашли в этом хаосе жёсткий кухонный рецепт.
Они разложили вращение жидкости (момент импульса) на две независимые части. Первая — продольная — похожа на слоёный пирог из крупных, согласованных вихрей
Вторая — поперечная — напоминает начинку, которая заполняет всё пространство между слоями и ведёт себя как горячая ванна из мелких, хаотичных движений. Эти две части строго разделены: их вклады относятся как 1:2.
Дальше — интереснее. Скорость, направленная от центра вихря (радиальная), вообще не участвует в этом вращении. Она работает как поршень: толкает энергию в поперечные движения, заставляя вихри растягиваться. В итоге вся энергия распределяется по трём долям: 1/3, 2/9 и 4/9. Это не приблизительная оценка, а точное правило, которое подтвердили компьютерные расчёты.
Если размешать сливки в кофе, сначала получаются красивые узоры, но потом всё становится однородным. Турбулентность же, наоборот, создаёт устойчивые структуры — вихри, которые живут долго, хотя поток кажется хаотичным.
В романе «Дюна» Фрэнка Герберта песчаные бури на Арракисе описываются как турбулентные потоки, способные разрушить всё на своём пути. Если бы местные жители знали точные пропорции энергии, они, возможно, строили бы убежища иначе.