循環を調べていると、流体がよく出て来ます。流体は、気体や液体のように形を持たず、力が加わると変形して流れる物質のことだそうです。気体である大気が流れる風や気流、液体である水が流れる川や海流、粘弾性の固体であるマントルも長期で見れば流体とみなせるようで、地球上のほとんどが流体で出来ているのかもしれませんね。
層流と乱流
流体には、なめらかな流線形に流れる層流と、激しく無秩序に流れる乱流があるようです。穏やかな川の流れが層流で、大雨の後の増水した川は乱流になるのですね。線香の煙の出始めは1本にまとまった層流で、上に登るにつれて空気中で散乱するような乱流になるように、速度が上がったり量が多くなったりすると乱流に移行するようです。乱流は身近にもかなり多く、コーヒーに入れたミルクを混ぜたり、人や動物が動くだけで空気には乱流が発生するようです。イメージですが、層流は効率的に物質を移動することができ、乱流は物質を微細なレベルまで混ぜ合わせることができるのだと思われます。
乱流の複雑さ
乱流は、小さな変化が大きな違いを生むカオス的現象であり、大きな渦から微小な渦まで次々と発生することから、スパコンでも計算が困難なのだそうです。大きな渦が分裂して、短い間に複数の小さな渦になり、それが分裂してさらに小さな渦になり、相似形が連鎖するフラクタルなパターンとなるようです。また、段階的で次々に連鎖的に起きる現象をカスケードとも呼ぶようで、乱流の動きは相当複雑なのですね。気流や海流など様々な乱流が常に起き続けている地球の営みはスゴイですね。
分類でみる流体
流体には、周囲を囲まれた血液や呼吸の流れなどの内部流と、広い領域にある鳥の飛行や魚の泳ぎなどの外部流があるようです。生物の内部も流体があるのですね。また、流体にはその特性から、多くの流体が当てはまるニュートン流体、強い力を加えると流れる溶岩や氷河などのビンガム流体、速く流れるとサラサラになる血液などの擬塑性流体、押すと硬くなる砂浜などのダイラタント流体などがあるようです。氷河や砂浜も流体だということで、動きがあるものは全て流体になるのかもしれませんね。
流体はスゴイ
他には、水蒸気・雲・霧、火山ガス・植物などからの揮発性物質、原油、樹液なども流体だそうで、地球上にはかなり多くの流体があるようです。流体は循環の役割を持っているように思われますが、物質は流れて巡るということにも意味があるのかもしれません。層流と乱流のように、運ぶことと混ざることも大事な要素のように思います。流に音が似ている龍は架空の存在だと思われますが、その特性から流体を龍体に見立てたのかもしれません。地球は龍だらけなのかもしれませんね。流体スゴイ。数多の流体を併せ持つ地球スゴイ。
