Редактирование: Устойчивость протопланетного облака системы "Земля - Луна" часть 2

Перейти к: навигация, поиск

Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.

Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия Ваш текст
Строка 17: Строка 17:
 
* Эксперимент и аналитика дали хорошее совпадение результатов. Рисунки представлены ниже.
 
* Эксперимент и аналитика дали хорошее совпадение результатов. Рисунки представлены ниже.
  
[[Файл: Nonrad.png|thumb|left|400px|рис. 1. Прохождение "лучей" через неиспаряющееся облако.]]
+
[[Файл: Nonrad.png|thumb|left|500px|рис. 1. Прохождение "лучей" через неиспаряющееся облако.]]
 
 
[[Файл: Radiation.png|thumb|right|400px|рис. 2. Прохождение "лучей" в испаряющемся облаке.]]
 
 
 
[[Файл: Summ.png|thumb|left|400px|рис. 3. Сумма двух вкладов.]]
 
 
 
[[Файл: lengh.png|thumb|right|400px|рис. 4. Эта зависимость от расстояния при заданной концентрации.]]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 +
[[Файл: Radiation.png|thumb|right|500px|рис. 2. Прохождение "лучей" в испаряющемся облаке.]]
  
 +
[[Файл: Summ.png|thumb|left|500px|рис. 3. Сумма двух вкладов.]]
  
 +
[[Файл: lengh.png|thumb|right|500px|рис. 4. Эта зависимость от расстояния при заданной концентрации.]]
  
 
== Об аналитическом решении==
 
== Об аналитическом решении==
Строка 95: Строка 40:
 
Для начала-формальное определение:
 
Для начала-формальное определение:
  
''Пусть производится <math>m</math> независимых испытаний. Если число испытаний <math>m</math> достаточно велико, а вероятность <math>p</math> появления события <math>A</math> в каждом испытании мала, то вероятность появления события <math>A</math> ровно <math>k</math> раз находится следующим образом:  
+
''Пусть производится <math>n</math> независимых испытаний. Если число испытаний <math>N</math> достаточно велико, а вероятность появления события <math>А</math> в каждом испытании мало (<math>p\in(0,1)</math>), то вероятность появления события <math>А</math> <math>k</math> раз находится следующим образом:  
 
 
<math>P_m(k)=\frac{\lambda^k e^{-\lambda}}{k!}</math>,
 
  
где <math>\lambda = mp</math>.
+
<math>P_n(k)=\frac{\lambda^k e^{-\lambda}}{k!}</math>
  
Сделаем важное допущение – произведение <math>mp</math> сохраняет постоянное значение.''
+
Сделаем важное допущение – произведение <math>np</math> сохраняет постоянное значение: <math>np=\lambda</math>  Практически это допущение означает, что среднее число появления события в различных сериях испытаний (при разном <math>N</math>) остается неизменным.''
  
Очевидно, что вероятность того, что точка покроется одной окружностью есть отношение площади окружности к площади поверхности:<math>p=\frac{S}{H}</math>. Тогда для <math>m</math> окружностей эта вероятность: <math>\lambda=\frac{m\cdot S}{H}</math>
+
Очевидно, что вероятность того, что точка покроется одной окружностью есть отношение площади окружности к площади поверхности:<math>p=\frac{S}{H}</math>. Тогда для <math>N</math> окружностей эта вероятность: <math>\lambda=\frac{n\cdot S}{H}</math>
  
Вероятность, что точка будет покрыта ровно <math>k</math> окружностями из <math>N</math> даёт формула Пуассона.
+
Вероятность, что точка будет покрыта ровна <math>к</math> окружностями из <math>n</math> даёт формула Пуассона.
  
 
Нас интересует случай, когда <math>k=0</math>. Случай ,когда точка не покрылась ни одной окружностью, т.е. случай, когда луч прошёл через цилиндр со сферами ни встретив ни одну на своём пути.
 
Нас интересует случай, когда <math>k=0</math>. Случай ,когда точка не покрылась ни одной окружностью, т.е. случай, когда луч прошёл через цилиндр со сферами ни встретив ни одну на своём пути.
Строка 113: Строка 56:
 
Поэтому из <math>N</math> лучей в среднем пройдёт  
 
Поэтому из <math>N</math> лучей в среднем пройдёт  
  
<math>(1):N_{ex}=N\cdot e^{-\lambda}=N\cdot exp(-\frac{m\cdot S}{H})=N\cdot exp(-\frac{m \cdot L\cdot S}{H\cdot L})=N exp(-n S L) </math>
+
<math>N_{ex}=N\cdot e^{-\lambda}=N\cdot e^{-\frac{n\cdot S}{H}}=N\cdot exp(-n\cdot S \cdot l) </math>.......................................(1)
  
 
лучей.
 
лучей.
 
<math>n</math>- концентрация частиц в рассматриваемом объёме.
 
  
 
Зависимость числа пройдённых лучей от концентрации в некотором объёме проиллюстрирована на рис. 1.
 
Зависимость числа пройдённых лучей от концентрации в некотором объёме проиллюстрирована на рис. 1.
Строка 127: Строка 68:
 
Сперва откажемся от требования произвольности направления излучения. Пусть луч выходит из центра шарика в направлении основания <math>H</math>. Тогда для луча с шарика, находящегося на расстоянии <math>x</math> от поверхности <math>H</math>, вероятность прохожднения через оставшейся объём одного луча есть  
 
Сперва откажемся от требования произвольности направления излучения. Пусть луч выходит из центра шарика в направлении основания <math>H</math>. Тогда для луча с шарика, находящегося на расстоянии <math>x</math> от поверхности <math>H</math>, вероятность прохожднения через оставшейся объём одного луча есть  
  
<math>(2):p^{*}=exp\left(-\frac{m\cdot S\cdot x}{H\cdot L}\right)=exp\left(-n\cdot S\cdot x\right)
+
<math>N_j^{*}=e^{-\frac{n\cdot S\cdot x}{H\cdot L}}</math>.................................................................(2)
</math>
 
  
Пусть каждая астица илучает только одну молекулу по прямой, перпендикулярной <math>H</math>
+
где <math>L</math> это длинна цилиндра. Соответственно, если излучается <math>I</math> лучей, то последнее выражение надо умножить на <math>I</math>.
  
Чтобы найти количество лучей вышедших из бесконечно тонкого объёма, параллельного поверхности <math>H</math>, и находящегося на расстоянии <math>x</math>, умножим (2) на количество частиц в таком объёме, на <math>m/L</math>, или же что равнозначно на <math>N/L</math>
+
Чтобы найти количество лучей вышедших из бесконечно тонкого объёма, параллельного <math>H</math>, и находящегося на расстоянии <math>x</math>, очевидно необходимо (2) умножить на <math>N/L</math>.
  
Тогда для молекул со всех частиц:
+
Для всех шариков в цилиндре:
  
<math>(3):N_j=\frac{N}{L}\int_{0}^{L}  exp(n\cdot S\cdot x) dx =\frac{N}{n\cdot S\cdot L }[1-exp(-n\cdot S\cdot L)]</math>
+
<math>N_j=\frac{N\cdot I}{L}\int_{0}^{L}  e^{-\frac{n\cdot S\cdot x}{H\cdot L}} dx =\frac{N\cdot I\cdot H}{n\cdot S}(1-e^{-\frac{n\cdot S}{H}} ) </math>.................................................(3)
  
Для того, чтобы учесть случайность направления луча, следует выражение (3) умножить на вероятность того, что луч попадёт в угловой сегмент с основанием  <math>H</math> и вершиной в центре частички, и умножить на среднею длину пути в этом сигменте. Будем решать двухмерную задачу.
+
Для того, чтобы учесть случайность направления луча, следует выражение (3) умножить на вероятность того, что луч попадёт в угловой сегмент с основанием  <math>H</math> и вершиной в центре частички.
  
Среднее значение такого углового сигмента
+
Иллюстрацию этого закона можно видеть на рис. 3.
  
<math>\frac{1}{H}\int_0^H \left[arctg\left(\frac{a}{x}\right)+arctg\left(\frac{H-a}{x}\right)\right] da=2\cdot arctg\left(\frac{H}{x}\right)- \frac{x}{H}\cdot ln\left(1+\frac{H^2}{x^2}\right)</math>
+
К сожалению, это выражение столь сложно, что интеграл "руками" не берётся. Поэтому проводилось только численное интегрирование.
 
 
Как видно это только для двухмерного случая, для трёхмерного, надо ввессти телесный угол, который, как известно определяеться через площадь шаровой поверхности, на которую он опирается.
 
 
 
Найти эту площадь, используя известные [http://www.fxyz.ru/%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8B_%D0%BF%D0%BE_%D0%B3%D0%B5%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B8/%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8B_%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%89%D0%B0%D0%B4%D0%B8/%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%89%D0%B0%D0%B4%D1%8C_%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8_%D1%88%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0/ формулы] довольно легко, поэтому эу часть работы можно не описывать.
 
 
 
<math>a</math>- координата частицы на оси параллельной <math>H</math>.
 
 
 
Чтоб найти вероятность попадания в этот сигмент, надо будет его разделить на <math>2\pi</math>
 
 
 
Чтобы среднее значение длины отрезка, принадлежащее этому сигменту, приблизительно совпадало с <math>x</math>, не умоляя общности сделаем <math>H</math> достаточно маленьким.
 
  
<math>\dot N</math>-интенсивность испарения частицы [молекул/секунду].  
+
<math>N_j=\int_0^l dx I\cdot n\cdot \left(2\cdot arctg(\frac{H}{x})\cdot H- x\cdot ln(1+\frac{H^2}{x^2})\right)\cdot exp(-n \cdot S \cdot x)</math>......................................................(4)
  
<math>(4):N_j=\frac{\dot N}{2\pi} \int_0^L dx \left[ 2\cdot arctg\left(\frac{H}{x}\right)- \frac{x}{H}\cdot ln\left(1+\frac{H^2}{x^2}\right)\right]\cdot exp\left(-n\cdot S\cdot x\right) </math>
+
, где <math>n</math>-концентрация пылинок
  
Для трёхмерия получить обобщения нетрудно.
+
<math>I</math>- интенсивность испарения.
  
К сожалению, это выражение столь сложно, что интеграл "руками" не берётся. Поэтому проводилось только численное интегрирование.
+
[http://tm.spbstu.ru/%D0%A3%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B0%D0%BA%D0%B0_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B_%22%D0%97%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D1%8F_-_%D0%9B%D1%83%D0%BD%D0%B0%22 Ранее] вводился коэффециент интенсивности испарения частицы <math>\dot N</math>, он очевидно связан с <math>I</math>, как <math>I=\dot N n \pi r^2</math>
Иллюстрацию этого закона можно видеть на рис. 3.
 
  
 
== Оценки для устойчивости==
 
== Оценки для устойчивости==
Строка 511: Строка 440:
 
== См. также ==
 
== См. также ==
  
* [[Устойчивость протопланетного облака системы "Земля - Луна"| Устойчивость протопланетного облака системы "Земля - Луна". Часть 1]]
+
* [[Устойчивость протопланетного облака системы "Земля - Луна"]]. часть 1. (2011 г.)
* [[Устойчивость протопланетного облака системы "Земля - Луна" часть 3|Устойчивость протопланетного облака системы "Земля - Луна". Часть 3]]
 
  
 
== Ссылки по теме ==
 
== Ссылки по теме ==
Строка 521: Строка 449:
 
* [http://astro.usu.ru/sites/default/files/school/y2012/sbornik/ws2012conf.pdf Труды 41 студенческой конференции 2012] — стр.20: Межзвёздные льды. Интересное со стр.27, формула (2) и далее.
 
* [http://astro.usu.ru/sites/default/files/school/y2012/sbornik/ws2012conf.pdf Труды 41 студенческой конференции 2012] — стр.20: Межзвёздные льды. Интересное со стр.27, формула (2) и далее.
 
* [[Модели Фоккера-Планка]]
 
* [[Модели Фоккера-Планка]]
* [[Мурачев А.С.: Итоги научной работы за 2011-12гг.]]
+
* [[Итоги 2011-2012 гг]]
  
 
[[Category: Проект "Земля - Луна"]]
 
[[Category: Проект "Земля - Луна"]]
 
[[Category: Студенческие проекты]]
 
[[Category: Студенческие проекты]]
Вам запрещено изменять защиту статьи. Edit Создать редактором

Обратите внимание, что все добавления и изменения текста статьи рассматриваются как выпущенные на условиях лицензии Public Domain (см. Department of Theoretical and Applied Mechanics:Авторские права). Если вы не хотите, чтобы ваши тексты свободно распространялись и редактировались любым желающим, не помещайте их сюда.
Вы также подтверждаете, что являетесь автором вносимых дополнений или скопировали их из источника, допускающего свободное распространение и изменение своего содержимого.
НЕ РАЗМЕЩАЙТЕ БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ МАТЕРИАЛЫ, ОХРАНЯЕМЫЕ АВТОРСКИМ ПРАВОМ!

To protect the wiki against automated edit spam, we kindly ask you to solve the following CAPTCHA:

Отменить | Справка по редактированию  (в новом окне)