日常生活中有许多物理现象都不能用物理学上的简单原理解释。比如，有风的时候，海洋会出现波浪。对于这种现象，中学物理课程也无法给出详细的解释。另外，还有很多同类现象，比如，轮船在航行中，在船头部分的平静水面上会出现向外散开的波浪，这是怎么回事呢？为什么旗子能够在风中飘扬？海边的细沙为什么像一排排波浪？工厂烟囱里冒出来的烟为什么会是一团一团的？
要想弄清楚这些问题，还有和其他类似的物理学现象，必须弄明白气体和液体的涡流特点。但是，在中学物理教科，基本上不会讲到这个物理原理。在这里，我们就简略地给读者们讲一讲涡流现象以及涡流的主要特征。
首先，想象一下，管子里有液体在流动。假如液体里的所有微粒都是沿着管子按照平行线的方向流动的，那么我们看到的就是液体的一种最简单的运动形式——平静地流动。物理学家将这种现象称为片流（图）。但液体的这种流动形式并不是最常见的。相反，当液体在管子中流动时，绝大部分情况下都是不平静的，更为常见的运动形式是涡流运动，就是从管壁流向管轴，这种形式叫作湍流运动（图）。自来水管中的水就是这样流动的（如果水管很细的话，水就是片流的。这种现象除外）。总结一下，就是说液体在一定粗细的管子里流动时，只要流动速度达到某个特定的大小，也就是临界速度，液体就会发生涡流现象。
图 片流：液体在管子中平静地流着。
图 湍流运动：流体在管子中涡流。
如果液体是透明的，当它流过玻璃管时，为了更清楚地看到液体从管壁流向管轴的涡流现象，我们可以在液体里放一些非常细小的粉末，比如石松子粉，这样我们用肉眼就能观察到管子里液体的涡流现象了。
冷藏器和冷却器的制造原理，都充分利用了涡流的这些特点。呈涡流状的液体在管壁冷却的管子里运动时，它的所有分子都会接触到冷却的管壁，而且液体进行涡流运动时速度会比不运动时快。有一点应该记住：液体本身并不是非常好的热导体。如果不对液体进行搅拌，它们本身想要冷却或是增温都会很慢。比如，血液在血管里流动时，进行的就不是片流而是涡流，所以血液在流经各个组织时能够非常快地进行热量和物质交换。
露天的沟渠和河床里水的运动形式也是涡流前进的，和前面所讲的液体在管子中的流动现象类似。如果精准测量河里的水流，测量仪器上就会出现脉动现象，特别是在接近河底的地方，脉动现象更明显：脉动现象说明水流在不断地改变运动方向，也就是在做涡流运动。河水在沿着河床前进的同时，还从河岸不断流向河中央。所以，有人认为在河流深处，河水的温度一年四季都是4℃，这种观点是错误的。由于涡流现象，水温在靠近河底的地方总是被不停搅拌，所以河底的水温和河面应当是一样的（有一点要注意，湖水的情况和流动的河水是不一样的）。另外，河底的涡流还会带动河沙。这样的话，河底就出现了“沙波”。在波浪冲到海边沙滩上时，就可以看到这样的沙波（图）。同理，如果河底附近的水流是非常平稳的，那么那里的沙面就应当是平滑的。
图 水的涡流作用使海岸上形成了沙波。
如果物体被水淹没过，物体的表面就会形成涡旋状。例如，把一条绳的一头系住，另一头可以自由活动，把这条绳索顺水放置的话，它就会呈现蛇形，这就可以说明上面现象了。可这是为什么呢？因为涡流在绳子的某一部分出现时，就会把绳子带过去，在下一个时间点，又会有另一个涡流，带着这段绳子进行相反方向的运动。这样的话，绳子最终就形成了蛇形运动（图）。
图 绳子在水流里进行波状运动，是由涡流引起的。
说完了水和液体，下面该说说空气和气体了。大家肯定都见过，地上的尘土或者稻草被旋风卷起来的情况？这就是涡流现象在地面上出现的情况。当空气沿着水面运行时，空气的压力在旋风形成的地方会减小。这时候，水就会上升，波浪就出现了。沙漠和沙丘的斜坡上有很多波浪形的沙波，也是这个原因（图）。
图 沙漠、沙丘斜坡上的波状沙面。
现在，我们就明白旗帜为什么会迎风飘扬了（图）：旗帜遇到的情况和绳索在流水中遇到的情况类似。影片中旗子在风中一直随着涡流飘动，根本无法保持固定方向。同样的，工厂烟囱里冒出的烟都是一团一团的（图）。通过烟囱的时候，炉子里的气流也是在做涡流运动。
图 迎风飘扬的旗子。
图 工厂烟囱里冒出的烟都是一团一团的。
空气的涡流运动对航空而言有着巨大的意义。飞机的机翼下部特地设计了一个特殊的形状，用以填充空气的稀薄部分，由此来增强机翼上方的涡流运动。也就是说，飞机在机翼下方得到了一个支撑，在上方又受到了一个吸附作用（图）。当鸟儿在展开翅膀飞翔的时候，我们也可以观察到同样的现象。
图 是什么力量支撑着机翼使飞机起飞的？实验证明，机翼表面来自空气的高压区（+）和低压区（-）是这样分布的。由于支撑力和吸引力的共同作用，飞机就升起来了。（图中实线表示压力，虚线表示飞机提速时的云压分布情况。）
风吹过屋顶时会发生什么样的现象呢？由于空气的涡流作用，屋顶上就会形成一个空气稀薄的区域。为了使这个压力得到平衡，屋顶下面的空气就会向上压，屋顶就有可能被掀起来。人们经常会看到那些不牢固的屋顶被风刮走，就是这个原因引起的。同样的，有时候，风也会把大玻璃窗从里向外压碎，而不是从外向内。这些现象的确可以用运动着的空气压力减小的原理来解释。
如果两种气体的温度和湿度都不相同，当它们相互挨着流过时，每个气流里都会发生涡流。云彩有那么多的形状也是因为涡流。由此可见，自然界中有很多现象都跟涡流有关。
