Яче́йки Бена́ра (ячейки Рэлея – Бенара), элементы пространственно-периодической структуры конвективного течения, возникающего в плоском горизонтальном слое жидкости или газа, подогреваемом снизу. Они имеют вид многоугольных, в основном правильных шестиугольных призм. Названы по имени А. Бенара, который в своих экспериментах с конвекцией в слое расплавленного спермацета наблюдал развитие течения в виде системы шестиугольных ячеек, похожей на пчелиные соты (рис. 1, а).

Рис. 1. Ячейки Бенара: а – оригинальная фотография Бенара, полученная в эксперименте с термокапиллярной конвекцией [фото из статьи: H. Benard, Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide, Rev. Gen. Sciences Pure Appl. 11 (23), 1261–1271, 11 (24), 1309–1328, 1900]; б – шестиугольные ячейки Бенара, наблюдавшиеся в экспериментах с глицерином и полибутеновым маслом [фото из статьи Richter F. M. Experiments on the stability of convection rolls in fluid whose viscosity depends on temperature, J. Fluid Mech. 89 (3), 553–560, 1978].Рис. 1. Ячейки Бенара: а – оригинальная фотография Бенара, полученная в эксперименте с термокапиллярной конвекцией [фото из статьи: H. Benard, Les tourbillons cellulaires dans une nappe liquide, Rev. Gen. Sciences Pure Appl. 11 (23), 1261–1271, 11 (24), 1309–1328, 1900]; б – шестиугольные ячейки Бенара, наблюдавшиеся в экспериментах с глицерином и полибутеновым маслом [фото из статьи Richter F. M. Experiments on the stability of convection rolls in fluid whose viscosity depends on temperature, J. Fluid Mech. 89 (3), 553–560, 1978].Многоугольные (в частности, шестиугольные) ячейки могут образовываться, если ламинарная конвекция вызвана термокапиллярным эффектом – температурной зависимостью коэффициента поверхностного натяжения (именно такую конвекцию наблюдал Бенар). При термогравитационной конвекции, вызванной конвективной неустойчивостью стратификации слоя, многоугольные ячейки образуются, если в условиях эксперимента так или иначе нарушена симметрия между верхней и нижней половиной слоя. Такое возможно, если вязкость (или другие материальные параметры среды – теплопроводность, коэффициент теплового расширения и т. д.) меняется по высоте в пределах слоя (например, вследствие своей зависимости от температуры; рис. 1, б). Если же условия с большой точностью симметричны относительно средней горизонтальной плоскости слоя, устойчивым (при умеренной интенсивности) оказывается течение в виде системы горизонтальных валов.

Рис. 2. Схематическое изображение конвективных ячеек Бенара с направлениями циркуляции, характерными для жидкостей (l-тип, от англ. liquid – жидкость) и для газов (g-тип, от англ. gas – газ). Иллюстрация: Александр Гетлинг.Рис. 2. Схематическое изображение конвективных ячеек Бенара с направлениями циркуляции, характерными для жидкостей (l-тип, от англ. liquid – жидкость) и для газов (g-тип, от англ. gas – газ). Иллюстрация: Александр Гетлинг.Направление циркуляции вещества в ячейках зависит от характера асимметрии «верх – низ». Так, если вязкость убывает с температурой (как в случае жидкостей), то, как правило, возникают ячейки с восходящими потоками в центре; если возрастает (как в случае газов), то в центре ячейки вещество опускается (рис. 2).Образование ячеек Бенара является каноническим, особенно часто рассматриваемым примером структурной самоорганизации нелинейных динамических систем.