Ячейки Бенара

Примеры самоорганизующихся физических систем

В физике примерами самоорганизации, как результата коллективного поведения, можно считать например, все фазовые переходы, такие как переход жидкость - газ, ферромагнитный переход или возникновение сверхпроводимости; лазер различных типов, осциллятор Ганна, туннельные диоды, рост кристаллов.

Классическим примером возникновения структуры из полностью хаотической фазы являются конвективные ячейки Бенара. В 1900 году была опубликована статья Х. Бенара с фотографией структуры, по виду напоминавшей пчелиные соты (рис.).

Ячейки Бенара: а) - общий вид структуры, б) - отдельная ячейка

Эта структура была получена в ртути, налитой в плоский широкий сосуд, подогреваемый снизу, после того как температурный градиент превысил некоторое критическое значение. Весь слой ртути (вязкой жидкости) распадался на одинаковые вертикальные шестигранные призмы с определенным соотношением между стороной и высотой (ячейки Бенара). При достижении температуры подогрева критического значения Т₂ = Т_kp (соответственно DТ = DТ_kp) начинается конвекция. При достижении критического значения параметра Т, рождается, таким образом, пространственная диссипативная структура, как устойчивое состояние, характеризующееся образованием ячеек; при больших разностях температур жидкость ²вынуждена² двигаться, причем кооперативным коллективным согласованным образом.

Дата добавления: 2014-01-11