二维流中的双面神谱(Janus spectra)

理论上，大尺度大气流、肥皂膜流及其他二维流可能具有两种截然不同的湍流能谱——其中一种，$\alpha$（速度涨落的光谱指数）等于$3$，且涨落在小尺度耗散；另一种中$\alpha=5/3$，且涨落在大尺度耗散——但障碍物下游的测量始终显示$\alpha = 3$。本文报道了肥皂膜流实验，其中障碍物下游存在一个可观区间，在此区间内沿流方向涨落的$\alpha$已从$3$过渡到$5/3$，而横向涨落的$\alpha$仍等于$3$，仿佛两个动力学迥异、相互独立的湍流场同时在流中活跃。我们将这种湍流能谱称为双面神谱(Janus spectra)，其此前从未被观测到或理论预测。我们的结果可能为湍流与地球物理流的研究开辟新视野。