Ван Гог сумел нарисовать физику настоящих звезд интуитивно

На картине Винсента Ван Гога «Звездная ночь» изображено беспокойное синее небо с желтыми звездами и луной, окруженными сияющими волнами желтого света, напоминающими отражение на воде. Мазки кисти Ван Гога создают иллюзию движения неба, заставляя ученых задуматься о физике настоящего неба. Движение атмосферы на картине невозможно измерить напрямую, но мазки кисти можно подвергнуть анализу.

Ван Гог и космос

Ученые, специализирующиеся на морских науках и гидродинамике, провели анализ картины Ван Гога, чтобы выявить признаки скрытой турбулентности в известной работе художника.

— Размах мазков краски сыграл ключевую роль в нашем исследовании. С помощью цифрового изображения высокого разрешения мы смогли точно определить типичный размер мазков и сопоставить их с масштабами, предсказанными теорией турбулентности, — рассказывает автор научного исследования Юнсян Хуан

Авторы исследования использовали мазки на картине, напоминающие листья, кружащиеся в вихре ветра, чтобы изучить форму, энергию и масштаб атмосферных характеристик визуализированной атмосферы. Дополнительно они применили относительную яркость различных цветов краски в качестве аналога кинетической энергии физического движения.

Исследователи проанализировали пространственный масштаб 14 основных вихревых структур на картине, чтобы оценить, соответствуют ли они теории каскадной энергии, описывающей передачу кинетической энергии от крупных к мелким турбулентным потокам в атмосфере.

Закон Колмогорова в картине Ван Гога «Звездное небо»

Они обнаружили, что общее строение согласуется с законом Колмогорова, предсказывающим движение и масштабы атмосферы на основе измеренной инерционной энергии. Детализируя микромир мазков краски, где относительная яркость рассеивается по всему полотну, исследователи нашли соответствие масштабу Бэтчелора, описывающему энергетические закономерности маломасштабной, пассивной турбулентности, следуя движению атмосферы.

Нахождение обеих шкал в одной атмосферной системе — большая редкость и стало важным стимулом для дальнейшего исследования.

— Общеизвестно, что турбулентность — это одно из характерных свойств потоков с высокими значениями числа Рейнольдса, где инерция преобладает. Но в последнее время турбулентноподобные явления были зарегистрированы в различных потоковых системах на разных пространственных масштабах, с низкими значениями числа Рейнольдса, где доминирует вязкость. Похоже, настало время пересмотреть определение турбулентности, чтобы охватить больше ситуаций, — считает Хуан.