Inestabilidad Rayleigh-Taylor

Evidencia de IRT en la nebulosa del Cangrejo.

Simulación hidrodinámica de la IRT^[1]

La inestabilidad Rayleigh-Taylor, o IRT (por Lord Rayleigh & G. I. Taylor) se produce cuando un fluido de baja densidad empuja a otro de alta densidad.

Consideremos dos capas completamente planas y paralelas de dos fluidos inmiscibles. Si el fluido más denso está encima, el sistema está en equilibrio inestable, de forma que, a la menor perturbación, se tiende a reducir la energía potencial y el material más denso se mueve hacia abajo a través del menos denso. Esto sucede en forma de inestabilidades de Rayleigh-Taylor que adoptan una forma alargada característica llamada a veces dedos RT. Lo que Taylor descubrió es que esto no sucede sólo en el caso de dos fluidos bajo los efectos de la gravedad, sino también en el caso más general de un fluido menos denso que es acelerado a través de otro más denso. Esto puede experimentarse, por ejemplo, acelerando un vaso de agua hacia abajo más rápido que la aceleración de la gravedad.

Este proceso se evidencia no solamente en fenómenos cercanos como los domos salinos o las inversiones térmicas, sino también en entornos astrofísicos o en electrohidrodinámica. Los dedos RT son muy evidentes en la nebulosa del Cangrejo, donde partículas aceleradas por el pulsar del Cangrejo intentan abrirse paso hacia el exterior a través de restos previamente expulsados por la explosión de la supernova.

Debe notarse que la IRT no debe confundirse con la inestabilidad Plateau-Rayleigh de un líquido propulsado. Esta última inestabilidad, se produce debido a una tensión superficial, que actúa para romper un chorro cilíndrico en una corriente de gotículas del mismo volumen pero menor área superficial.

Notas

Véase también

• Inestabilidad Richtmyer-Meshkov
• Inestabilidad Kelvin-Helmholtz
• Nube de hongo
• Inestabilidad Plateau-Rayleigh
• Salt fingering

Enlaces externos

• Demostración Java de la IRT en fluidos
• Imágenes y videos de IRT
• Experimentos de IRT en la Universidad de Arizona

Referencias

Trabajos originales:

• Rayleigh, Lord (John William Strutt), "Investigation of the character of the equilibrium of an incompressible heavy fluid of variable density," Proceedings of the London Mathematical Society, Vol. 14, pp 170 - 177 (1883). (Original en: https://www.irphe.univ-mrs.fr/~clanet/otherpaperfile/articles/Rayleigh/rayleigh1883.pdf .)

• Taylor, Sir Geoffrey Ingram, "The instability of liquid surfaces when accelerated in a direction perpendicular to their planes," Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, Vol. 201, Nº 1065, pp 192 - 196 (22 de marzo de 1950).