Cтраница 4
При этом роль турбулентности предполагается вообще определяющей в рамках вихревой теории происхождения гадактик, исторические корни которой лежат в космогонии Солнечной системы. Такая догалактическая, или космологическая, турбулентность, которая получила название фотонной, должна приводить к возмущениям плотности, которые затем усиливаются за счет гравитационной неустойчивости, чем обусловливается образование протогалактик. Однако вихревая теория, включая ее разновидности с сильной и слабой турбулентностью, встречается с рядом трудностей, поскольку сильная турбулентность противоречит наблюдательным данным, а в варианте слабой турбулентности первичные вихри не могут обеспечить наблюдаемое вращение галактик. [46]
В действительности флуктуации плотности, даже малые, порождают и соответствующее поле тяготения, иными словами, эти флуктуации являются начальными для дальнейшего роста потенциальных возмущений за счет гравитационной неустойчивости. Таким образом, этот предельный случай переходит на рельсы адиабатических возмущений. Отличие заключается в том, что начальное поле скоростей содержит вихревые составляющие. Поэтому вихревая скорость оказывается относительно малой. Теория слабой турбулентности лишена той главной привлекательной черты, ради которой вводится турбулентность. [47]
Но в отличие от обычной гидродинамической турбулентности, где поток энергии направлен от больших масштабов к меньшим, здесь возможны гораздо более разнообразные вариации. Более сложный характер носит и сама перекачка. Дело в том, что будучи построенной на индуцированных процессах, схема слабой турбулентности обнаруживает явную тенденцию к образованию довольно сложных, негладких или осциллирующих распределений энергии в пространстве волновых векторов. Грубо говоря, плазмо-ны имеют тенденцию к скоплению в областях - пространства, где вначале были затравочные плазмоны. Все это очень усложняет схему слабой турбулентности с учетом трехплазмонных процессов и рассеяния плазмонов на частицах. Тем не менее теоретически был проанализирован целый ряд ситуаций, когда в плазме возможно образование стационарной слабой турбулентности с потоком энергии по спектру; при этом для определенного класса волн имеет место раскачка колебаний за счет неустойчивости, а затем эта энергия нелинейными процессами перекачивается в область затухания. Несмотря на достаточно убедительную аргументированность соответствующих теоретических построений, степень их достоверности все еще не очень велика. Поэтому еще в большей мере, чем для квазилинейной теории, представляется желательной экспериментальная проверка основ и выводов теории собственно слабой турбулентности плазмы. [48]
Механическое воздействие, например перемешивание, обычно препятствует образованию геля. Однако в некоторых случаях время образования геля из агрегативно неустойчивых золей с сильно анизодиаметрическими частицами ( например, золя VzOs) можно значительно сократить, если сосуд, содержащий золь, медленно вращать. Это явление, открытое Фрейндлихом, получило название реопексии ( греч. Причину реопексии некоторые исследователи видят в том, что параллельная ориентация вытянутых частиц при течении благоприятствует установлению между ними контактов и, следовательно способствует образованию геля. Другие исследователи считают, что причиной реопексии является возникновение при движении системы слабой турбулентности, ускоряющей установление контакта между частицами. [49]
Явления самофокусировки и самосжатия волновых процессов представляют собой частный случай более обширного класса явлений - индуцированного рассеяния волн на волнах. В оптике примером такого процесса может служить индуцированное рассеяние света на фононах, соответствующее эффекту Манделыптама-Бриллюэна. Явления индуцированного рассеяния волн на волнах играют большую роль в плазме, где часто могут разыгрываться сложные нелинейные процессы с возбуждением очень большого числа волн. Аналогичное явление имеет место при возбуждении широкого спектра волн на воде. Эти явления носят характер стохастического взаимодействия волн друг с другом; они получили название слабой турбулентности. Слабая турбулентность имеет много общего с взаимодействием фононов в твердых телах, представляя, таким образом, довольно широкий круг физических явлений. К настоящему времени ее теория, основанная на разложении по малому взаимодействию волн между собой, развита достаточно полно, и она, по-видимому, сможет послужить исходным пунктом для исследования более сложных стохастических процессов с большими амплитудами умеренной и сильной турбулентности. [50]
Явления самофокусировки и самосжатия волновых процессов представляют собой частный случай более обширного класса явлений - индуцированного рассеяния волн на волнах. В оптике примером такого процесса может служить индуцированное рассеяние света на фононах, соответствующее эффекту Манделыптама-Бриллюэна. Явления индуцированного рассеяния волн на волнах играют большую роль в плазме, где часто могут разыгрываться сложные нелинейные процессы с возбуждением очень большого числа волн. Аналогичное явление имеет место при возбуждении широкого спектра волн на воде. Эти явления носят характер стохастического взаимодействия волн друг с другом; они получили название слабой турбулентности. Слабая турбулентность имеет много общего с взаимодействием фононов в твердых телах, представляя, таким образом, довольно широкий круг физических явлений. К настоящему времени ее теория, основанная на разложении по малому взаимодействию волн между собой, развита достаточно полно, и она, по-видимому, сможет послужить исходным пунктом для исследования более сложных стохастических процессов с большими амплитудами умеренной и сильной турбулентности. [51]
К сожалению, эксперименты с высокотемпературной плазмой представляют гораздо большие трудности для теоретической интерпретации. Это связано с тем, что высокотемпературная плазма является слишком неустойчивой, колебания в ней развиты до конечных амплитуд, часто принимая форму своеобразной турбулентности. За прошедшие три года теория нелинейных колебаний начала весьма бурно развиваться, главным образом после конференции в Зальцбурге. В это время была развита теория слабой турбулентности, представляющая собой набор слабо взаимодействующих волн, и были предложены приближенные методы описания сильной турбулентности. Мне кажется, что теория в настоящее время развита настолько, что она уже готова приняться за объяснение экспериментальных данных, и в ближайшие годы мы, вероятно, будем свидетелями слияния теории и эксперимента в одну единую науку - физику плазмы. [52]