Предисловие ....................................................... 8 Введение ......................................................... 10 §1. Неравновесные состояния сред ................................ 17 §2. Движение жидкости с высоты птичьего полета .................. 18 §3. Течение "модельной" жидкости ................................ 21 3.1. Закон сохранения вещества в гидродинамике ............. 21 3.2. Уравнение Бернулли возьмем за основу .................. 23 3.3. Вихри и их свойства ................................... 25 §4. Течение реальной жидкости ................................... 28 4.1. Почему возникает торможение потока жидкости? .......... 28 4.2. Пуазейлевское течение ................................. 30 4.3. Неравномерно нагретая жидкость ........................ 31 4.4. Задача, которую решал Фурье ........................... 32 4.5. Диффузия. Растворение кристалла в жидкости ............ 33 §5. Взгляд изнутри: случайные процессы в газах .................. 35 5.1. Пробег и сечение столкновения ......................... 36 5.2. Молекулярное рассмотрение процесса диффузии ........... 38 5.3. Диффузия как задача о случайном блуждании частиц ...... 40 5.4. Связь между случайными процессами переноса в газах .... 41 §6. Законы сопротивления движению тел в жидкости ................ 44 6.1. Метод подобия. Число Рейнольдса ....................... 44 6.2. Сопротивление при малых скоростях. Формула Стокса и опыты Милликена по определению элементарного электрического заряда ................................... 45 6.3. Сопротивление при больших (дозвуковых) скоростях. Вихревая цепочка Кармана ................................ 48 6.4. Подъемная сила крыла. Формула Жуковского .............. 49 §7. Неустойчивости в гидродинамике .............................. 53 7.1. Когда слоистое правильное течение становится сильно запутанным? ............................................. 53 7.2. Пограничный слой....................................... 55 7.3. Попытки как-то описать турбулентные движения .......... 56 7.4. Переход от молекулярного к конвекционному переносу тепла. Солнечная грануляция ............................. 59 7.5. Течение Куэтта и тороидальные вихри Тейлора. Фейнман о возможностях гидродинамического описания .............. 61 7.6. Детерминированный хаос и турбулентность ............... 63 §8. Волны на воде ............................................... 68 8.1. То глубоко, то мелко .................................. 68 8.2. Волновая азбука ....................................... 70 8.3. Пологие и крутые волны ................................ 72 8.4. Солисты в волновом хоре ............................... 73 8.5. Шторм на море остается загадкой ....................... 74 8.6. Волны звука в океане .................................. 74 8.7. Колебания заряженной капли или начало ядерной эры ..... 76 §9. Сверхзвуковые потоки газа ................................... 81 9.1. Уравнение Бернулли и термодинамика .................... 81 9.2. Когда среда становится сжимаемой? ..................... 82 9.3. То широко, то узко .................................... 83 9.4. Сопло Лаваля .......................................... 84 §10. Гидродинамика и физико-химические процессы ................. 86 10.1. Вводные замечания .................................... 86 10.2. Газовый поток и горение .............................. 87 10.3. Газовый поток как активная лазерная среда ............ 89 10.4. Электризация грозовых облаков ........................ 91 10.5. Перемешивание жидкостей демонстрирует упорядоченный хаос ..................................... 93 §11. Знакомьтесь с ударными волнами ............................. 96 11.1. С ними изредка встречаются все ....................... 96 11.2. Распространение возмущений в потоке сжимаемого газа .. 97 11.3. Общие соотношения для ударного скачка ................ 99 11.4. Ударные волны в идеальном газе ...................... 102 11.5. Задача о сильном взрыве в атмосфере ................. 104 §12. Эффекты гидродинамической кумуляции ....................... 106 12.1. Кумулятивные струи .................................. 106 12.2. Схлопывание пузырьков в жидкости .................... 109 12.3. Сходящиеся сферические и цилиндрические ударные волны ................,................................ 110 12.4. Роль неустойчивостей в ограничении кумуляции. Создание сверхсильных магнитных полей ................. 111 12.5. Выход ударной волны на поверхность звезды. Происхождение космических лучей ....................... 112 §13. Кавитация в жидкости ...................................... 113 §14. Моделирование и опыт ...................................... 116 14.1. Аэродинамические и плазменные трубы ................. 116 14.2. Баллистические установки и ударные трубы ............ 120 §15. Эксперимент на дисплее .................................... 124 15.1. Кратко об ЭВМ ....................................... 124 15.2. Что такое численный эксперимент? .................... 125 §16. За пределами гидродинамики ................................ 128 16.1. Походный термос и торможение спутников .............. 128 16.2. Как можно накопить ядерное топливо .................. 131 16.3. "Вакуум" в ...кристалле и гидродинамика фононов ..... 132 16.4. Флукгуационные явления в гидродинамике .............. 135 §17. Чудеса в лаборатории Капицы, или почему Ландау увлекся гидродинамикой ............................................. 139 17.1. Жидкий гелий и квантовая механика ................... 139 17.2. Жидкость, которая стоит и движется одновременно ..... 143 17.3. Мысленный эксперимент Фейнмана: квантованные вихри .................................... 144 17.4. Сверхтекучесть в звездах и атомных ядрах ............ 146 §18. Экзотические жидкости ..................................... 149 18.1. О "неожиданных" свойствах классической жидкости. О квантовой турбулентности. О путях обобщения гидродинамики ......................................... 149 18.2. Электронная жидкость металлов ....................... 151 18.3. Экситонная жидкость полупроводников ................. 152 18.4. Течения полимерной жидкости ......................... 155 §19. Исследования по управляемому термоядерному синтезу (УТС) и магнитная гидродинамика. Турбулентное динамо Земли и Солнца. Нелинейные явления в плазме ................................ 159 19.1. Самостягивающийся разряд и его гидродинамическая неустойчивость ........................................ 159 19.2. Как возникают и "живут" магнитные поля звезд и планет .............................................. 163 19.3. О "карнавале" колебаний и волн в магнитной гидродинамике ......................................... 165 19.4. Нелинейные волновые эффекты в плазме и их аналоги в гидродинамике, акустике, оптике ..................... 166 19.5. Волновая турбулентность плазмы ...................... 169 §20. О солнечно-земных связях и геофизической гидродинамике .... 173 20.1. Вводные замечания ................................... 173 20.2. Солнце - плазменное образование и природный термоядерный реактор .................................. 174 20.3. Магнитосфера Земли .................................. 178 20.4. Атмосфера и океан. Задача о вращающейся жидкости .... 181 §21. Мир сверхвысоких плотностей энергии и релятивистская гидродинамика .............................................. 187 §22. Крупномасштабная гидродинамика Вселенной .................. 191 22.1. Основные этапы эволюции Вселенной .................... 191 22.2. Иерархия структур во Вселенной ....................... 194 22.3. Гидродинамические процессы при формировании структур Вселенной .................................... 196 Приложение Очерки к параграфам ............................................. 200 Астрофизика ................................................ 200 Космические выбросы вещества: объект SS 433 и его теоретическая модель. (К §21) ........................... 200 Механизм гидромагнитного динамо в космических структурах. (К §19.2) ................................... 205 Мазерный эффект в космосе. (К §10.3) .................... 207 О жидкой планете, похожей на звезду. (К §20.4) .......... 209 Геофизика и солнечно-земные связи .......................... 210 Торнадо: его топология, физика и гидродинамика. (К §20.4) ............................................... 210 О солнечной сейсмологии и акустическом зондировании океанов и мантии Земли. (К §20.4) ....................... 212 Физика плазмы .............................................. 215 Самоподдерживающийся режим "горения" термоядерной плазмы. (К §19.1) ....................................... 215 Кумулятивное сверхсжатие лазерной плазмы. (К §19.1) ..... 217 "Серфинг" на плазменной волне - новый метод ускорения частиц. (К §19.5) ............................. 219 Физико-техническая область ................................. 221 Нелинейная среда становится антенной. (К §19.4) ......... 221 Пузырьковые камеры в физике частиц высоких энергий. (К §13) ................................................. 222 "Окна" для газодинамических лазеров. (К § 10.3) ......... 223 Магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор). (К §9.4) ................................................ 225 Роль "капельной физики" в эффективной работе газодинамических двигателей (ГД). (К §10.2) ............. 226 Ударные волны .............................................. 229 К истории учения об ударных волнах. (К §11.2) ........... 229 Расчет ударного скачка в газе. (К §11.4) ............... 229 Задача о скорости звука (К §21) ............................ 232 Литература ...................................................... 234 Общее руководство .......................................... 234 Литература к параграфам .................................... 234 К §6. Законы сопротивления .............................. 234 К §7. Неустойчивости в гидродинамике .................... 234 К §8. Волны на воде ..................................... 234 К §10. Гидродинамика и физико-химические процессы ....... 235 К §11. Ударные волны .................................... 235 К §12. Гидродинамическая кумуляция ........................... 235 К §13. Кавитация ............................................. 235 К §14. Моделирование и опыт .................................. 236 К §15. Эксперимент на дисплее ................................ 236 К §16. За пределами гидродинамики ............................ 236 К §17. Сверхтекучая жидкость ................................. 236 К §18. Экзотические жидкости ................................ 237 К §19. Исследования по УТС и магнитная гидродинамика. Турбулентное геодинамо. Нелинейные явления в плазме ........................... 237 К §20. О солнечно-земных связях и геофизической гидродинамике ......................................... 238 К §21. Мир сверхвысоких плотностей энергии и релятивистская гидродинамика ........................ 238 К §22. Крупномасштабная гидродинамика Вселенной .............. 239 Литература к Приложению ......................................... 239