天空中的“漩涡云”是怎么产生的？

天空中的云泛起了漩涡，仿佛停在空中的海浪：

这张照片由飞行员肖恩麦考利（Shawn McCauley）在美国密苏里上空拍摄。这种云其实清晰地体现了一种在自然界十分常见的流体现象：开尔文-亥姆霍兹不稳定性（Kelvin–Helmholtz instability）。

两层以不同速度流动的流体，在它们的交界面上会出现这种不稳定性的现象。两层流体可以是向不同方向流动，也可以是同方向但速度不同。在这种情况下，最初微小的扰动会被逐渐放大，最终交界面完全失去稳定性。

之前在推送中介绍过用不同密度液体进行的开尔文-亥姆霍兹不稳定性演示。在一个长长的容器中分别小心地注入两层液体，上层是普通的清水，下层是密度更大的盐水（图中它们分别用色素染成了粉色和蓝色）。两层液体不会立刻混合在一起，而是分成清晰的两层：

接下来，将密封好的长容器倾斜一定角度，密度较大的盐水向下流动，较轻的水向上流动。在它们的交界面上，原本平稳的交界面上形成了越来越大的波动，进而出现漩涡，最后变成了一片混乱的湍流。

放慢来看看：

简单解释的话，首先在不同速度的液体交界面上会有一些较小的扰动出现，然后在遇到“障碍”的地方，流体流动得更快一些：

根据伯努利定律，流动更快的地方压强更小，压强的变化推动液面上的凹凸变得更大，然后又被两侧不同流速的流体推动，产生“漩涡”：

开尔文-亥姆霍兹不稳定性的现象在自然界真的非常常见，除了开头看到的云，海洋、土星的云带、木星的大红斑、太阳的日冕等一系列地方也都有这种现象出现。有人还认为，梵高在《星夜》中所描绘的漩涡图案也与开尔文-亥姆霍兹不稳定性有关。

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