Новости

К чему приводит нелинейность

В классической теории распространения волн царит принцип суперпозиции: волны, распространяясь, как бы не чувствуют друг друга и полностью сохраняют свои свойства. В нелинейном случае волны независимо существовать не могут, каждая взаимодействует со всеми остальными. Нелинейность приводит и к тому, что даже одиночная бегущая волна распространяется, изменяя свою форму, она как бы взаимодействует сама с собой.

Вот типичная картина распространения синусоидальной волны в нелинейной среде: бегущая волна генерирует кратные гармоники, то есть волны с удвоенной, утроенной и т. д. частотой, причем амплитуды всех гармоник нарастают пропорционально пройденному расстоянию. Этот процесс обычно называют умножением частоты. Возникающие гармоники, складываясь, приводят к интересному явлению: профиль первично синусоидальной волны искажается и постепенно «заваливается». Когда накапливающиеся искажения достигают предела, профиль превращается в пилообразный, с вертикальным передним фронтом.

Такую картину каждый мог наблюдать на морском берегу, любуясь прибоем. Поначалу пологие морские валы, приближаясь к береговой отмели, становятся все круче и, наконец, совершенно отвесными стенами обрушиваются на берег. Здесь «работает» тот же самый механизм — постепенно накапливаются нелинейные искажения. Однако, природа не терпит резких скачков и острых углов: пилообразный профиль неустойчив и быстро «рассасывается», в акустической волне это происходит благодаря резкой активизации процессов поглощения упругой энергии на крутом переднем фронте волны, и в конце концов она вновь становится синусоидальной, правда, уже с гораздо меньшей амплитудой.

А вот другой простой и типичный случай: в нелинейной среде распространяется не одна, а две синусоидальных волны с разными частотами. Для них, как мы уже знаем, принцип суперпозиции не выполняется; волны влияют друг на друга. Физически это просто понять: каждая волна изменяет свойства среды, и такое изменение не может не влиять на распространение другой волны, которая бежит уже не по однородной, а по «возмущенной» среде. В линейном случае подобным изменением свойств среды пренебрегают.

В результате взаимного влияния волн помимо кратных гармоник каждой отдельной волны возникают и гармоники с перекрестными частотами, равными сумме и разности основных; их называют комбинационными. Если в среде распространяются не две, а более упругих волн, то они все попарно взаимодействуют, порождая целый спектр новых синусоидальных составляющих. Происходит «перемешивание» частотных спектров начальных возмущений.

Нелинейность — чрезвычайно широкое понятие. Богатство его содержания применительно к волновым процессам еще только начинает раскрываться, «причуды и сюрпризы» нелинейности поистине неисчерпаемы. Мы коснулись лишь самых простых, традиционных следствий нелинейности — изменения формы бегущих волн, возникновения новых гармонических составляющих.

Надо сказать, что они были известны ученым еще в прошлом веке. Теперь же физики открывают более тонкие и интересные нелинейные явления, и связаны они с особенностями строения реальных сред, их способностью проводить волны разных типов, со сложной зависимостью свойств бегущих волн от их амплитуды и частоты. Чем больше типов волн существует в среде, чем сложнее их свойства, тем интереснее их не линейная динамика, многообразнее возникающие эффекты.

При одних условиях возбужденные волновые возмущения могут распадаться, несмотря на большую начальную интенсивность, при других— наоборот, усиливаться за счет остальных компонентов. Явления эти носят название неустойчивостей. Узкие волновые пучки, излученные в нелинейной среде, могут испытывать тенденцию к самофокусировке, но в то же время при несколько иных условиях они, наоборот, дефокусируются. Волны с близкими частотами могут синхронизоваться между собой, то есть полностью слиться. При определенных условиях первоначально синусоидальные возмущения распадаются на совокупность уединенных одногорбых импульсов — солитонов, удивительные свойства которых заключаются в неизменности их формы и способности проходить друг через друга.

Открытия последних лет показывают, что солитоны универсальны в природе и характерны для самых разнообразных физических полей— упругих, электромагнитных, для волн на поверхности жидкости. Понятие солитона приобретает в физике фундаментальный смысл.

Все эти красивые и в то же время сложные явления изучаются в рамках бурно развивающейся сейчас физики нелинейных волн. Их изучение представляет не меньший интерес и в нелинейной сейсмике. Приглашаем всех желающий любителей настоящего порно своими глазами насладиться самым лучшим порно с дедом ,в которым мужик показывает свой огромный опыт,трахая молоденьких и неопытных девиц,даже не ожидавших такого безумного траходрома от свиду невинного старичка





© 2012 - 2016 Виктор Петлюра - Официальный сайт