Диссипативная среда. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Диссипация энергии в Д. с. обычно обусловлена большим числом индивидуальных актов столкновений частиц среды, находящихся в хаотич. движении. Напр., столкновения молекул в газах приводят к необратимым процессам внутреннего трения (вязкости)и теплопроводности, с к-рыми обычно связывается диссипация механич. энергии. Однако существуют и коллективные (и в этом смысле бесстолкновительные) механизмы поглощения энергии. Наиб. характерным примером является затухание в плазме или в плазмоподобной Д. с., в этом случае волновое возмущение отдаёт свою энергию резонансным частицам. При феноменологич. описании необратимых процессов, приводящих к диссипации энергии, как правило, вводят характеризующие их параметры Д. с.: коэф. сдвиговой, объёмной, динамич. и турбулентной вязкости, коэф. теплопроводности, электрич. проводимость среды и др. В линейных Д. с. часто используют спектральное представление полей (движений) в виде суммы или интеграла по гармонич. функциям (составляющим), каждую из к-рых можно рассматривать как самостоятельно осуществимое движение. При комплексном описании временных процес

, t - время,

- угловая частота] нек-рые из параметров, характеризующих Д. с., также можно представить в комплексной форме. Традиционным является пример с эл--магн. колебаниями (или волнами), когда среда с диэлектрич. проницаемостью

и проводимостью

описывается с помощью комплексной проницаемости

или комплексной проводимости

. При этом, как правило, и величины

являются функциями частоты

, т. е. в общем случае такая Д. с. ведёт себя как диспергирующая среда .Причём действит. и мнимая части этих комплексных параметров не могут быть произвольными во всей области изменения

- они связаны дисперсионными соотношениями. Параметры Д. с., ответственные за диссипацию (в данном случае

), определяют также и спектр флуктуации физ. величин в Д. с. (см. Флуктуационно-диссипативная теорема).

Особую роль в природных и в искусственно созданных (эксперим. и техн. установки) условиях играют неравновесные Д. с.- среды, поглощение энергии в к-рых может компенсироваться поступлением её извне, через внеш. поля и потоки (массы, заряда и т. п.); при этом можно различать изначальные и постоянно поддерживаемые отклонения функции распределения частиц по энергиям от равновесной. Источники этих отклонений (напр., источники инверсной населённости в лазерах) часто наз. накачкой. В неравновесных Д. с. возможны неустойчивые движения, обусловленные именно наличием диссипации. Напр., вязкость способна оказывать дестабилизирующее воздействие на возмущения в пограничных слоях гидродинамич. течений. В ряде случаев такие неустойчивости приводят к установлению вынужденных колебаний и автоколебаний, т. е. таких самосогласованных колебательных движений, при к-рых поступление энергии из внешнего (обычно неколебательного) источника компенсируется диссипативными потерями. Напр., в турбулентных течениях энергия потока передаётся сначала крупным вихрям, а затем, в результате нелинейных взаимодействий,- вихрям всё более и более мелкомасштабным. Так продолжается до тех пор, пока не вступит в игру вязкость, к-рая сглаживает градиенты скорости, преобразуя энергию вихрей в тепло. В неравновесных Д. с. возможно также образование диссипативных структур.

Литература по диссипативным средам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.