Подъем создается за счет ускорения воздуха вниз . То же самое и с турбулентностью следа: вихри образуются на границе между движущейся вниз полосой воздуха ( следом ) и окружающим воздухом, который пытается заполнить пустоту, оставленную следом.

Трение в конечном итоге рассеет кинетическую энергию следа, но в случае тяжелого самолета движение будет продолжаться в течение нескольких минут. К тому времени он опустится на сотни футов или упадет на землю. Это обусловлено инерцией; разницы в плотности не существует, если скорость градиента атмосферы не выше адиабатической скорости, а след прогревается медленнее из-за повышения атмосферного давления, чем окружающий воздух.

В конце концов, вес любого транспортного средства тяжелее воздуха приходится на область повышенного давления на землю . Какой-то механизм должен передавать силу веса от летящего самолета к земле, и это движущийся вниз след. Когда он медленно рассеивается, под ним остается немного более высокое давление воздуха. Когда это происходит на сверхзвуковой скорости, более сфокусированное изменение давления становится достаточно высоким, чтобы его можно было услышать на земле.

Ответ @PeterKampf (как обычно) сам по себе прекрасен.

Я бы добавил еще один способ посмотреть на это, более сфокусировавшись на вихрях, которые вас интересовали. Один из способов взглянуть на воздушный поток — представить, что он просто состоит из двух противоположных вихрей.

Вот как это начинается: нисходящий поток, создаваемый крылом, провоцирует создание двух вихрей на законцовках крыла, которые легко увидеть на этом известном изображении:

Теперь вы можете ясно видеть вихри:

• Напротив (слева по часовой стрелке, справа против часовой стрелки)
• Одинаковой силы (они удерживают одинаковое количество энергии вращения от движущегося воздуха) по симметрии
• И вы можете представить, что они имеют бесконечную досягаемость (хотя они сильнее в соответствующем центре и слабее вдали, пока их эффект не исчезнет).

Теперь ключ в том, что они оба взаимодействуют друг с другом (вершины математически аддитивны ):

• Левый создает (почти) равномерное нисходящее движение всего воздуха далеко справа от него (включая правый вихрь).
• И наоборот, правый вихрь создает (почти) равномерное нисходящее движение всего воздуха далеко слева от него (включая левый вихрь).

Конечно, оба навязывают нисходящее движение воздуху между ними (это и есть нисходящий поток).

Комбинированный эффект достигается при T = T+1, каждый вихрь перемещает другой на некоторое расстояние вниз . Затем они снова будут в той же конфигурации (два противоположных вихря, расположенных рядом и одинаковой силы), и так будет продолжаться до тех пор, пока они не взаимодействуют с землей или не растворяются в трении (вязкости).

Это всего лишь другой взгляд на то же самое, поскольку постоянство вихря по-прежнему является следствием инерции. Также эта схема может помочь визуализировать скорости потока, вызванные каждым вихрем (помните, что оба потока скорости являются аддитивными и должны накладываться друг на друга:

Изменить: все это основано на теории подъемной линии , в частности на подковообразном вихре . Я нашел несколько хороших видео взаимодействий вихря. Вот один.

Поскольку два вихря находятся на расстоянии полного размаха крыльев, можно считать, что поток, вызванный левым вихрем в непосредственной близости от правого вихря, направлен равномерно вниз. Скорость ортогональна смещению к центру, поэтому скорость направлена ​​прямо вниз. Не везде так: над вихрем скорость направлена ​​внутрь. Ниже, снаружи. Скорость за размахом крыльев вверх. Но эти скорости в этих областях не представляют интереса для противоположного вихря.

Кстати, курильщики могут генерировать вихревые кольца . Это то же самое явление, только с цилиндрической симметрией вместо плоской симметрии. Или, если вы не курите, вы можете сделать это в бассейне (да, пришло время скрипки! )