Том 193, № 9 (2023)
Обзоры актуальных проблем
Разрушение астрономических систем: теория и наблюдения
Аннотация
Обзор посвящён анализу формирования и эволюции потоков астрофизических объектов различной природы. Составляющими потоков являются разрушаемые астрономические объекты: кометы, астероиды, планеты, звёзды, звёздные скопления, галактики. Практически все обозначенные потоки сейчас наблюдаются. Рассмотрены условия разрушения исходных объектов, образования и диссипации названных потоков. Построены численные модели потоков, генерируемых кометами, астероидами, звёздами и их скоплениями, галактиками в их скоплениях, и прослежена эволюция этих потоков в хаббловской шкале времени.
Успехи физических наук. 2023;193(9):913-939
913-939
Формирование рентгеновского излучения во внутренних областях аккреционных дисков вокруг чёрных дыр, нейтронных звёзд и белых карликов
Аннотация
Описаны важнейшие временные и спектральные характеристики рентгеновского излучения, возникающего вблизи чёрных дыр, нейтронных звёзд и белых карликов при наличии аккрецирующего вещества из окружающего компактный объект диска, и показано, как эти характеристики связаны с физическими параметрами в рассматриваемых системах. Ключевой характеристикой рентгеновского излучения является значение фотонного индекса $\Gamma$, определяемого как наклон спектра излучения в диапазоне энергий 0,5–500 кэВ. Если компактным объектом двойной звёздной системы является чёрная дыра (ЧД), то для рентгеновского излучения характерно насыщение фотонного индекса $\Gamma$ (с возрастанием темпа аккреции), значение $\Gamma$ варьируется в диапазоне от 2 до 3. В этих системах найдена корреляция между $\Gamma$ и частотой квазипериодических осцилляций $\nu_QPO$, с помощью которой, используя метод масштабирования (скалирования), можно непосредственно определить массу ЧД. Построенная модель переноса излучения стала основой метода масштабирования, дающего также независимую оценку массы и в случае сверхмассивной ЧД. Формирующийся рентгеновский спектр в широком диапазоне энергий может быть описан комбинацией тепловой, комптонизационной и гауссовых компонент (описывающих эмиссионные линии). Модель переноса излучения вблизи чёрных дыр и нейтронных звёзд позволяет объяснить свойства рентгеновского излучения и в случае, если компактным объектом является белый карлик. На примере четырёх карликовых новых U Gem, SS Cyg, VW Hyi и SS Aur — показано, что континуум рентгеновского спектра немагнитных катаклизмических переменных может быть описан как результат комптонизации мягких фотонов на горячих электронах окружающего белый карлик аккреционного облака.
Успехи физических наук. 2023;193(9):940-970
940-970
Проблемы параметризации радиационного блока в физико-математических моделях климата и возможности их решения
Аннотация
Показаны проблемы, связанные с неучётом в параметризации радиационного блока физико-математических моделей климата периодических многолетних и межгодовых изменений приходящей солнечной радиации по широтам и сезонам, а также многолетних изменений интенсивности переноса радиационного тепла. Существующие проблемы параметризации радиационного блока ограничивают возможности моделирования климата и прогнозов его изменений. Для решения отмечаемых проблем представлен обзор доступных для параметризации данных по инсоляции Земли с различным временным разрешением.
Успехи физических наук. 2023;193(9):971-988
971-988
Физика наших дней
Низкочастотные осцилляции в прямом осмотическом процессе в мембране с наноразмерными порами
Аннотация
О существовании низкочастотных колебаний (1–10 Гц) в некоторых режимах мембранных процессов (обратный осмос, электроосмос, биоосмотические явления, топливные элементы) известно уже давно. Хотя осцилляции являлись только сопутствующим эффектом осмотических процессов в мембранах, тем не менее многие исследователи отмечали подобные особенности. Авторами настоящей статьи впервые были обнаружены колебания давления в осмотической ячейке в процессе прямого осмоса. В осмотических процессах перечисленных типов присутствует существенное влияние внешних факторов (например, наложенное внешнее электрическое поле) — но в процессе прямого осмоса таких факторов нет. Последнее позволяет утверждать, что осцилляции — следствие свойств именно самой мембраны и происходящего в ней транспорта воды внутрь ячейки, и исходя из этого можно лучше понять механизмы протекания процессов в мембране.
Успехи физических наук. 2023;193(9):989-993
989-993
Приборы и методы исследований
Методика термодесорбционного изучения состояний водорода в углеродных материалах и наноматериалах
Аннотация
Развита эффективная методика обработки, анализа и интерпретации термодесорбционных спектров (ТДС) водорода в углеродных материалах и наноматериалах, полученных с использованием одной скорости нагрева, позволяющая изучать различные состояния водорода и определять отвечающие им характеристики, в том числе константы скорости и энергии активации десорбционных процессов. Методика не менее информативна, но гораздо менее трудоёмка с экспериментальной точки зрения по сравнению с общепринятой (для определения таких характеристик) методикой Киссинджера, требующей использования нескольких скоростей нагрева и имеющей жёсткие границы применимости. Развитая методика основана на аппроксимации ТДС водорода гауссианами и обработке их пиков в приближении реакций первого и второго порядка. Методика включает в себя использование нестандартных критериев “правдоподобия” и/или “физичности” результатов, а также проверку и/или уточнение результатов методами численного моделирования, позволяющими аппроксимировать ТДС не гауссианами, а кривыми, отвечающими реакциям первого или второго порядка.
Успехи физических наук. 2023;193(9):994-1000
994-1000
Новые подходы к трёхмерной реконструкции дислокаций в кремнии по данным рентгеновской топо-томографии
Аннотация
Представлены результаты обработки дифракционных изображений дислокационных полупетель в монокристалле кремния Si(111), полученных методом рентгеновской топо-томографии (РТТ) на Европейском источнике синхротронного излучения (ESRF). Предложен алгоритм предварительной обработки двумерных изображений методами автоматической фильтрации шумов, а также разработаны критерии достоверности решения, что позволило значительно улучшить качество трёхмерной реконструкции пространственного распределения исследуемых дефектов. Проведено сравнение экспериментальных изображений с численно смоделированными с использованием решения уравнений Такаги. Такой подход позволил не только определить геометрию дефектов, но и получить информацию о векторе Бюргерса.
Успехи физических наук. 2023;193(9):1001-1009
1001-1009
Методические заметки
Выделение компоненты поля, формируемой заданным пучком лучей на апертуре приёмной антенны в неоднородной среде
Аннотация
Обсуждается обобщение классической процедуры формирования лепестка диаграммы направленности приёмной антенны в однородном пространстве на случай неоднородной среды. Если в свободном пространстве эта процедура выделяет компоненту регистрируемого поля, представляющую вклад пучка параллельных лучей, то в неоднородной среде речь идёт о выделении вклада пучка лучей, которые, как правило, не параллельны. Обобщение выполняется на основе перехода от традиционного представления регистрируемого поля в виде суперпозиции плоских волн к использованию заимствованного из квантовой механики разложения поля по когерентным состояниям. Общий подход иллюстрируется на примере формирования лепестка диаграммы направленности вертикальной приёмной антенны в подводном акустическом волноводе.
Успехи физических наук. 2023;193(9):1010-1020
1010-1020
Библиография
Новые книги по физике и смежным наукам: сентябрь 2023
Успехи физических наук. 2023;193(9):1021-1022
1021-1022
Новости физики в сети Internet: сентябрь 2023 (по материалам электронных препринтов)
Успехи физических наук. 2023;193(9):1023-1024
1023-1024