Użycie skali i jasności przez Vincenta van Gogha dokładnie oddaje kaskadową energię i turbulencje.
Naukowcy zagłębili się w wirujące niebo „Gwiaździstej nocy” Vincenta van Gogha, odkrywając warstwy ukrytych turbulencji, które odzwierciedlają prawdziwe zjawiska atmosferyczne. Analizując pociągnięcia pędzla, luminancję i strukturę obrazu, odkryli zgodność z prawami skalowania Kołmogorowa i Batchelora, ujawniając głębsze zrozumienie zarówno sztuki, jak i dynamiki atmosfery.
Uchwycić niebo: „Gwiaździsta noc” Van Gogha
Obraz Vincenta van Gogha „Gwiaździsta noc” przedstawia wirujące błękitne niebo z żółtym księżycem i gwiazdami. Niebo to eksplozja kolorów i kształtów, każda gwiazda otoczona żółtymi zmarszczkami, lśniąca światłem niczym odbicia na wodzie.
Pociągnięcia pędzlem Van Gogha tworzą iluzję ruchu nieba tak przekonującą, że badacze zajmujący się atmosferą zaczęli zastanawiać się, jak blisko jest to zgodne z fizyką prawdziwego nieba. Chociaż ruchu atmosferycznego na obrazie nie można zmierzyć, można to zrobić za pomocą pociągnięć pędzla.
Studium Naukowe Techniki Artystycznej
W artykule opublikowanym w tym tygodniu w czasopiśmie naukowym Fizyka płynówbadacze specjalizujący się w naukach o morzu i dynamice płynów z Chin i Francji przeanalizowali malarstwo van Gogha, aby odkryć to, co nazywają ukrytymi turbulencjami w przedstawieniu nieba przez malarza.
„Skala pociągnięć farby odegrała kluczową rolę” – powiedział autor Yongxiang Huang. „Dzięki obrazowi cyfrowemu o wysokiej rozdzielczości byliśmy w stanie dokładnie zmierzyć typowy rozmiar pociągnięć pędzla i porównać go ze skalami oczekiwanymi na podstawie teorii turbulencji”.
Odkrywanie dynamiki nieba Van Gogha
Aby odsłonić ukryte turbulencje, autorzy użyli na obrazie pociągnięć pędzla niczym liści wirujących w lejku wiatru, aby zbadać kształt, energię i skalowanie cech atmosferycznych skądinąd niewidzialnej atmosfery. Wykorzystali względną jasność, czyli luminancję różnych kolorów farb, jako zamiennik energii kinetycznej ruchu fizycznego.
„Odkrywa głębokie i intuicyjne zrozumienie zjawisk naturalnych” – powiedział Huang. „Dokładne przedstawienie turbulencji przez Van Gogha może wynikać z badania ruchu chmur i atmosfery lub z wrodzonego wyczucia tego, jak uchwycić dynamikę nieba”.
Walidacja teorii poprzez sztukę
W badaniu zbadano skalę przestrzenną 14 głównych wirujących kształtów obrazu, aby sprawdzić, czy są one zgodne z teorią energii kaskadowej, która opisuje transfer energii kinetycznej z turbulentnych przepływów w atmosferze na dużą i małą skalę.
Odkryli, że ogólny obraz jest zgodny z prawem Kołmogorowa, które przewiduje ruch atmosferyczny i skalę na podstawie zmierzonej energii bezwładności. Zagłębiając się w mikrokosmos w samych pociągnięciach farby, gdzie względna jasność jest rozproszona na całym płótnie, badacze odkryli zgodność ze skalą Batchelora, która opisuje prawa energetyczne w małej skali, pasywnej turbulencji skalarnej następującej po ruchu atmosfery.
Znalezienie obu skalowań w jednym układzie atmosferycznym jest rzadkie i było ważnym motorem ich badań.
Powrót do definicji turbulencji
„Uważa się, że turbulencja jest jedną z nieodłącznych właściwości wysokich przepływów Reynoldsa, w których dominuje bezwładność, ale ostatnio donoszono o zjawiskach podobnych do turbulencji dla różnych typów systemów przepływów w szerokim zakresie skal przestrzennych, z niskimi liczbami Reynoldsa, gdzie lepkość jest bardziej dominujący” – powiedział Huang.
„Wygląda na to, że nadszedł czas, aby zaproponować nową definicję turbulencji, która obejmowałaby więcej sytuacji”.
Odniesienie: „Tytuł artykułu Ukryte turbulencje w „Gwiaździstej nocy” van Gogha” 17 września 2024 r., Fizyka płynów.
DOI: 10.1063/5.0213627
