Поиск

Природные диссипативные структуры (стихии)

Очень
эффектные диссипативные структуры постоянно возникают у всех на глазах и часто
являются «катастрофами» не только по механизму своего образования, который
описывается теорией катастроф, но
и в обычном смысле по своему
воздействию на жизнь человека. Это, прежде всего,
различные атмосферные явления, а также извержения
вулканов и землетрясения.

Облака — наверное, самые разнообразные и красивые образования,
имеющие отчетливую и наглядную диссипа-тивную структуру (а, кроме того, они еще
и фрактальные по своей
геометрической природе, о чем будет сказано в
следующем параграфе). Это динамические образования, существующие
лишь при условии непрерывного переноса влаги
потоками воздуха. Облака очень упорядоченные структуры, и существует не
так много стандартных типов облачности,
связанных с совершенно определенными динамическими процессами в
атмосфере (хотя мелкие детали формы облаков очень разнообразны и поэтому до сих
пор не удалось автоматизировать наблюдения за облаками).

Тропический циклон (от греч. kyklonкружащийся), он
же тайфун (китайское название), он же ураган (классификация по шкале Бофорта) —
это сложнейшая вихревая структура, обеспечивающая скачкообразное усиление
рассеяния энергии, накопленной в нагретой воде некоторого участка океана.
Нагреваемая Солнцем вода океана длительное время спокойно отдает свое тепло и
влагу атмосфере, там возникают конвекционные потоки, появляются облака,
выпадают дожди, часть тепла в виде длинноволнового излучения уходит в космос. В
открытое пространство. Но вдруг, по достижении потоком тепла, отдаваемо-

го
океаном, определенной интенсивности на участке поверхности достаточно большой
площади, характер теплоотдачи резко меняется — возникает тропический циклон.
Огромная скорость ветра и волнение моря приводят к увеличению теплоотдачи с его
поверхности в десятки раз. Основное количество тепла отнимается у воды путем
испарения. Когда влага конденсируется в облаках, она отдает скрытую теплоту
парообразования атмосфере — это очень эффективный механизм теплопередачи. Часть
тепла преобразуется в энергию ветра, который усиливает теплоотдачу. Раз
начавшись, благодаря такой положительной
обратной связи,
циклон очень быстро набирает максимальную
интенсивность — происходит скачок системы в новое состояние с определенным
образом упорядоченной вихревой структурой. А по существу, это такая же
перестройка, усложнение структуры,
способствующее усилению диссипации, как возникновение правильных
конвективных ячеек в подогреваемой снизу жидкости (бинаровская конвекция).

Циклон
(тайфун, ураган) — структура устойчивая: раз
возникнув, он сохраняется и при довольно значительном изменении условий,
перемещаясь по поверхности океана на большие расстояния туда, где он никогда бы
не мог возникнуть, и даже выходит
на сушу. Здесь работает принцип
максимального промедления.

Явление Эль-Ниньо
перегрев больших масс воды в восточной экваториальной зоне Тихого океана,
ослабление пассатов, оттеснение к югу холодного Перуанского течения — это опять
перестройка структуры атмосферной циркуляции, только еще большего масштаба, чем
восточ-ноазиатский тихоокеанский тайфун.

Наконец,
еще более крупные перестройки — глобальные
оледенения,
ледниковые периоды. Это тоже скачки из одного
устойчивого состояния в другое. Оледенение, раз

возникнув, способно поддерживать само
себя: лед и снег обладают большой отражательной способностью и сильно уменьшают
поглощение поверхностью Земли солнечного тепла. Охлаждающее действие постоянных
ледников продлевает продолжительность снежного покрова там, где он не
постоянный. Лес заменяется тундрой, которая также поглощает тепла меньше, а
отражает больше. Таким образом, раз начавшись после преодоления какой-то
критической грани, процесс оледенения способен поддерживать сам себя длительное
время — опять мы имеем дело с положительной
обратной связью и принципом максимального промедления. Но переход от
межледниковья к ледниковью и обратно происходит очень резко, катастрофически.

Возникновение
и жизнь вулканов — это процесс, в
известном смысле, аналогичный процессу возникновения и жизни ураганов. Здесь
такжде возникают устойчивые диссипативные конвективные структуры, резко
интенсифицирующие рассеяние внутрипланетной тепловой энергии. Вулканы
(вулканические центры), так же как и ураганы, зарождаются в определенных
тектонически активных районах при определенных условиях и также через какое-то
время прекращают свою активность. Значительно большее время жизни
вулканического центра, по сравнению с
временем жизни урагана, связано с значительно большими характерными
временами процессов тепло- и массо-переноса в недрах Земли по сравнению с атмосферой.

Аналогичную
картину можно увидеть и в экономике. Два листа поверхности равновесия (сборки)
могут описывать, например, состояния,
соответствующие низкому уровню производства в сочетании с низким уровнем
потребления и высокому уровню производства с высоким уровнем потребления. Эти состояния отчетливо видны: мир
разделен на две хорошо различающиеся системы или группы — на

группу
промышленно развитых
и группу отсталых (довольно лицемерно
называемых «развивающимися») стран. Пропасть между этими группами стран
продолжает углубляться, а промежуточные устойчивые состояния отсутствуют. Перейти из бедной в богатую группу
можно только скачком.
Здесь также присутствует
положительная обратная связь: снижение потребления сужает рынок, заставляет
снижать производство, порождая безработицу и тем
самым дальше снижая потребление. Бедность приводит к снижению уровня
образования, квалификации и технологии, что еще больше усиливает эту бедность. Расщепляющим параметром здесь может
служить степень диверсификации и монополизации производства: при натуральном
хозяйстве кризисы исключены (как скачки вниз, так и скачки вверх), они возможны только, когда есть общественное разделение труда и глубина их
тем больше, чем сильнее такое разделение и чем монополизиро-ваннее отдельные отрасли. С нормальным параметром здесь сложнее
— экономическая наука, во всех ее существующих ипостасях, пока не в состоянии
учесть, при формализации задачи, факторы индивидуальной и массовой психологии,
идеологии и политики. Простой
сборкой здесь не обойтись, но на некоторую
(вот только непонятно на какую конктретно) комбинацию сборок в
соответствии с общей теорией катастроф, очевидно, можно разложить и экономику,
и социологию и многие другие гуманитарные науки.

Оцените статья

Нет комментариев. Ваш будет первым!