探索“星夜”漩涡背后的科学

文森特·梵高对尺度和亮度的运用，准确地捕捉到了层叠的能量和湍流。

研究人员深入研究了文森特·梵高（Vincent van Gogh）的《星夜》（the Starry Night）中旋转的天空，揭示了反映真实大气现象的隐藏湍流层。通过分析这幅画的笔触、亮度和结构，他们发现了与科尔莫戈罗夫和巴彻勒缩放定律的一致性，揭示了对艺术和大气动力学的更深入理解。

捕捉天空：梵高的《星夜》

文森特·梵高的画作《星夜》描绘了一个旋转的蓝天，上面有黄色的月亮和星星。天空是色彩和形状的爆炸，每一颗星星都被包裹在黄色的涟漪中，像水面上的倒影一样闪闪发光。

梵高的笔触创造了一种天空运动的错觉，如此令人信服，以至于大气科学家们想知道它与真实天空的物理特性有多接近。虽然画中的大气运动无法测量，但笔触可以。

艺术技法的科学研究

在本周发表在科学杂志《流体物理学》上的一篇文章中，中国和法国专门研究海洋科学和流体动力学的研究人员分析了梵高的画作，揭示了画家对天空的描绘中隐藏的湍流。

作者黄永祥（音译）说：“笔触的大小起了至关重要的作用。通过高分辨率的数字图像，我们能够精确测量笔触的典型尺寸，并将其与湍流理论所期望的尺度进行比较。”

探索梵高的天空的动态

为了揭示隐藏的湍流，作者在画中使用了像树叶在风漏斗中旋转一样的笔触来检查原本看不见的大气的形状、能量和大气特征的尺度。他们用不同油漆颜色的相对亮度或亮度来代替物理运动的动能。

“它揭示了对自然现象深刻而直观的理解，”黄永祥说。“梵高对湍流的精确表现可能来自对云和大气运动的研究，或者是对如何捕捉天空动态的天生感觉。”

通过艺术验证理论

他们的研究检查了这幅画的14个主要旋转形状的空间尺度，以找出它们是否符合级联能量理论，该理论描述了大气中从大到小的湍流的动能转移。

他们发现整体情况符合柯尔莫哥洛夫定律，该定律根据测量的惯性能预测大气运动和规模。深入到画笔本身的微观世界，相对亮度在画布上扩散，研究人员发现了与巴彻勒缩放的一致性，该缩放描述了大气运动后小规模被动标量湍流中的能量定律。

在一个大气系统中发现这两种缩放是罕见的，这是他们研究的一个重要推动力。

重新审视湍流的定义

“湍流被认为是由惯性主导的高雷诺数流动的固有特性之一，但最近，在广泛的空间尺度上，不同类型的流动系统中已经报道了类似湍流的现象，在低雷诺数下，粘度更占主导地位，”黄永祥说。

“似乎是时候提出对湍流的新定义，以适应更多的情况了。”

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