A lyuknál leválik a határréteg, vagyis a lyuk fala melletti füstréteg. A leválás azért jön létre, mert a nyomásgradiens az áramlási irányba mutat a lyuk szélén, és a füst igyekszik a tartály külsejéhez tapadni még a nyíláson túl is. Amikor a határréteg leválik, és a füst a kezdeti sebesség irányában halad tovább, örvényerő lép fel a füstcső szélén, amelyet örvénylemeznek neveznek. Ez az erő gyűrűvé pödri az örvénylemezt. A gyűrű egy központi örvénymag körül forog, és valamekkora sebességgel halad előre. Mindez gyorsan lejátszódik, ahogy a cigarettafüst esetében gyakran látjuk. A gyűrű azért stabil, mert az örvényerő nem függ a gyűrű sebességétől.

 

A füstkarikákat már régóta tanulmányozzák. Például Lord Kelvin igen érdekes eredményre jutott a híres német fizikussal, Helmholzcal folytatott megbeszélése után. Mindketten az örvénygyűrűk stabilitását vizsgálták kísérleti és elméleti módszerekkel. Helmholtz 1858-ban, Kelvin 1867-ben publikálta elméletét.

 

Kelvin a tökéletes folyadékok örvénygyűrűinek stabilitására alapozta atomelméletét: "Miután a szerző megismerte Helmholtz csodálatra méltó felfedezését a tökéletes fluidumokban - tehát a viszkozitástól (vagy belső súrlódástól) tökéletesen mentes fluidumokban - zajló örvénymozgásról, úgy gondolta, ez a felfedezés kétségtelenül azt sugallja, hogy a Helmoltz-féle gyűrűk az egyedüli igazi atomok ... Ha két örvénygyűrű keletkezne egy tökéletes folyadékban, amelyek úgy hatolnának át egymáson, mint a láncszemek, soha nem ütköznének össze vagy törnék el egymást, és elpusztíthatatlan atomot alkotnának."

 

Kelvin elgondolása - hogy a füstkarikák a viszkózus hatások vagy a turbulencia hatására összeesnek, de a tökéletes örvénygyűrűk örökké fennmaradnak - nem bizonyult helytállónak. Sheila Widnall és Charles Tsai 1977-ben kimutatta, hogy az örvénygyűrűk eredendően instabilak.