Картина “Зоряна ніч”, створена голландським художником Вінсентом ван Гогом у 1889 році, є одним із найзагадковіших шедеврів мистецтва. Вона вражає не лише своїм емоційним зарядом, але й демонструє глибоке розуміння фізики турбулентності через динамічне, завихрене небо.
Нове глибоке дослідження підтверджує цей факт. Мазки пензля у шедеврі ван Гога відповідають динаміці рідин, що відбуваються в атмосфері Землі, і, можливо, в усьому Всесвіті.
“Картина розкриває глибоке й інтуїтивне розуміння природних явищ”, зазначає фізик Юнсян Хуан з Університету Сямень у Китаї.
“Точне відображення турбулентності у ван Гога може бути результатом його спостереження за рухом хмар і атмосфери або ж його природної здатності захопити динамізм неба”.
Земна атмосфера постійно перебуває у русі, змінюючись, як рідка маса, хоча здебільшого це неможливо побачити неозброєним оком. Хмари можуть показати ці постійні зміни, але детальне розуміння турбулентності атмосфери вимагає спеціальних приладів для вимірювання її невидимих рухів.
Ми, звичайно, не можемо виміряти атмосферну турбулентність, зображену у “Зоряній ночі”, але команда вчених під керівництвом фізика Іньсян Ма з Університету Сямень змогла виміряти мазки пензля, щоб перевірити їх відповідність попереднім дослідженням. Виявилося, що турбулентність у картині відповідає теорії, опублікованій радянським математиком Андрієм Колмогоровим у 1940-х роках.
“На відміну від попередніх досліджень, які аналізували лише частину цієї картини, у нашій роботі враховані всі вихори та завихрення, згідно з моделлю каскаду турбулентності Річардсона-Колмогорова,” пишуть дослідники.
“[Наш] результат свідчить, що ван Гог дуже уважно спостерігав за реальними потоками, що дозволило йому точно передати не лише розміри вихорів, але й їхні відстані та інтенсивність, які відповідають фізичним законам, що керують турбулентними потоками”.
Дослідники використали цифрову версію високої роздільної здатності картини, щоб дослідити мазки пензля у 14 вихорах та завихреннях, зображених у небі, як свідчення атмосферної турбулентності, подібної до руху листя в осінньому вихорі.
Вони виявили, що вихори у картині відповідають закону масштабування турбулентності Колмогорова, що підтвердило попередні дослідження.
Аналізуючи найменші масштаби мазків пензля, команда також з’ясувала, що картина відповідає спектру потужності масштабів, визначеному австралійським математиком Джорджем Бетчелором у 1959 році. Він визначив, що масштабні компоненти турбулентності мають показувати спектр потужності відповідно до свого розміру.
Попереднє дослідження також показало, що турбулентність, відображена у “Зоряній ночі”, може спостерігатися й у молекулярних хмарах у космосі, де народжуються зорі. Нове дослідження підтверджує, що інтуїтивне розуміння фізики природи у ван Гога було навіть глибшим, ніж ми думали.
“Вінсент ван Гог, як один із найвидатніших постімпресіоністів, мав дуже ретельні спостереження за турбулентними потоками: він зміг відтворити не лише розміри вихорів, але й їхні відносні відстані та інтенсивність у своїй картині,” зазначають дослідники.
Майбутні експериментальні дослідження турбулентних потоків у живописі можуть допомогти зрозуміти, як художник зміг відобразити турбулентність, не лише у зображенні неба, але й у самому процесі живопису.
Результати дослідження опубліковані в журналі Physics of Fluids.
