Journal of open systems evolution problems
«Журнал проблем эволюции открытых систем» (ЖПЭОС) был основан в 2003 году. Учредителем и издателем журнала является Казахский национальный университет имени аль-Фараби. Журнал имеет разработанные и утвержденные обложку и титульные листы с указанием вуза, выходные данные номера, ISSN, eISSN, состава редколлегии, редакционную политику, публикационную этику и веб-сайт. Журнал выпускается периодичностью 2 раза в год. Статьи журнала регистрируются в БД CrossRef и к каждой авторской статье обязательно присваивается DOI – цифровой идентификатор объекта, который используется с для обеспечения цитирования, ссылки и выхода на электронные документы. Журнал индексируется Казахстанской базой цитирования (КазБЦ) АО «Национальный центр государственной научно-технической экспертизы» (НЦГНТЭ). Журнал также размещен в Научной электронной библиотеке elibrary.ru в открытом доступе для читателей и включен в аналитическую базу данных «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ). В составе редакционной коллегии журнала представлены ведущие казахстанские и зарубежные ученые. Журнал следует политике информационной открытости и доступности публикаций авторов, статьи размещаются на сайте журнала http://peos.kaznu.kz/ на трех языках в полнотекстовом доступе.
Казахский национальный университет имени аль-Фараби
РАЗРАБОТКА И КАЛИБРОВКА ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕМЕНТОВ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ НА ОСНОВЕ ТЕРМИСТОРА PT100
Мониторинг состояния элементов космических аппаратов - одна из наиболее важных задач космической промышленности. Знание такого ключевого параметра, как температура, позволяет контролировать состояние критически важных компонентов ракеты. Это особенно важно для термочувствительной электроники, а также для частей ракеты, подвергающихся наибольшему термическому воздействию. Целью данного исследования была разработка компактного и практичного решения для измерения температуры одновременно в трёх точках космического аппарата, а также создание оптимального алгоритма калибровки датчика температуры PT100, используемого в схеме, что позволило бы учесть индивидуальные характеристики датчика для более точного измерения температуры. Научная новизна работы заключается в предлагаемом новом исполнении схемы измерения температуры, нацеленной на компактность и применимость в ракетно-космической технике. О практической значимости работы свидетельствует реальное внедрение данной схемы в национальные проекты. Методология работы включает в себя разработку электронной схемы и отрисовку в редакторе топологии печатных плат EasyEDA, ее подключение, а также калибровку с помощью языка программирования C++ и среды STM32CubeIDE. В работе были использованы такие ключевые электронные компоненты, как терморезистор PT100, усилитель LM224 и микроконтроллер STM32. Результатом является готовое решение для измерения температуры элементов космических аппаратов. Его ценность заключается в применении в реальных проектах, а также в адаптируемости под аналогичные проекты за счёт простоты, компактности и высокой гибкости технических решений. Такое решение было предложено впервые, оно является шагом на пути независимости национальной космической промышленности от зачастую недоступных технологий мировых лидеров в этой области. Тем не менее, оно опирается на международный опыт, применяя и модифицируя классические формулы и схемы.
Copyright (c) 2025 Journal of open systems evolution problems
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФРАКТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МОЩНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ПРОТОННЫХ ВСПЫШЕК
Цель работы – качественное и количественное исследование эволюции характеристик всплесков радио излучения от мощных протонных и не протонных солнечных вспышек. За последние несколько десятилетий специалисты на основе данных многочисленные многоволновые исследования излучения солнечных вспышек показывают, что эруптивные солнечные вспышки, сопровождающиеся протонными возрастаниями, состоят из импульсной и постепенной фаз. В микроволновом диапазоне ценные исследования, посвященные диагностике радио всплесков солнечных протонных событий на основе их интенсивностей, базируются на методе ИЗМИРАН. Мы также творчески подошли к решению этих задач и впервые применили фрактальный метод и его версию "скользящего окна" к составленным нами временным рядам, полученным на основе радио всплесков солнечных протонных вспышек, наблюдавшихся одновременно в микроволновых диапазонах λ=10.7 и 27.8 см. Наблюдения проводились в 2014÷20 гг. на РТ-12 радиотелескопе Института Ионосферы Республики Казахстан на частотах f=1 и 3 ГГц. Кроме того, наблюдались три протонные события в микроволновых областях λ=10.7 и 27.8 см от солнечных вспышек, удовлетворяющие критерию Танаки-Эноме , аналогичному критерию. На основании рассчитанных нами значений и за период времени, в течение которого произошли события, можно определить его максимальные нестабильные периоды.
ЭВОЛЮЦИЯ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО УЧЁТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ОТКРЫТЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Статья посвящена исследованию эволюции методов поверки теплосчётчиков как ключевого элемента в системе технического учёта тепловой энергии, рассматриваемой в контексте открытых технических систем. Проведён сравнительный анализ нормативных подходов к поверке, действующих в Республике Казахстан, выявлены их отличительные особенности и влияние на метрологическую надёжность и точность измерений. Обоснована необходимость адаптации существующих методик к изменяющимся условиям эксплуатации и развития технологий, в том числе за счёт внедрения элементов искусственного интеллекта для обработки и интерпретации результатов поверки. Предложены подходы к модернизации системы поверки, направленные на повышение эффективности работы измерительных систем, интегрированных в открытые энергосистемы. Полученные результаты могут быть использованы как в поверочных лабораториях, так и при разработке новых нормативных документов, способствуя повышению точности учёта, энергоэффективности и устойчивости открытых энергетических систем.
ПРОТИВОРЕЧИЕ «СУЩЕЕ – ДОЛЖНОЕ» И ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ КАК ИНСТРУМЕНТ ЕГО ПРЕОДОЛЕНИЯ В СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ
В работе рассматривается подход к преодолению проблемы самого серьёзного противоречия социальных и экономических теорий нашего времени. Впервые отмеченное в начале прошлого века, оно звучит как противоречие сущего и должного. Отмечено, что если гуманитарные исследования так или иначе анализируют сущее, то есть текущее состояние основных сфер личностных и социальных отношений, то детальное рассмотрение «должного», то есть идеализированных моделей общества, как правило, гуманитарными науками отторгается. В нашем исследовании на основании представлений о физической природе негативных тенденций развития социума показана непреодолимость рассматриваемого противоречия в силу замкнутости типичных сообществ. В качестве альтернативы предлагается перспектива целевого развития социума в духе ноосферной модели Вернадского. Реализация ноосферного мировоззрения позволяет трансформировать социум в открытую систему, что в перспективе снимает противоречие «сущее – должное». В пользу предложенной модели свидетельствует факт достижения человечеством ряда необходимых условий построения ноосферы. В качестве инструментария для последовательной корректировки «сущего» предлагается применение искусственного интеллекта. При таком подходе не только снимается исходное противоречие в пользу безболезненного сближения «сущего и должного», но и открываются новые возможности раскрытия потенциала как личности, так и социума.
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИНВЕРСИИ И ИХ ВКЛАД В ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА В ГОРОДЕ ПАВЛОДАР
В статье рассматривается загрязнение воздуха и влияние на него температурных инверсий в городе Павлодаре — одном из крупнейших промышленных центров Казахстана. Рассматриваются Павлодарская тепловая электростанция (ТЭЦ), близлежащие районы крупных химических и металлургических предприятий, основные транспортные пути. Отмечено, что значительная часть вредных компонентов образуется под воздействием неблагоприятных метеорологических факторов, среди которых определяющую роль играют температурные инверсии. Эти атмосферные явления нарушают естественные процессы вертикального перемещения воздушных слоев, что приводит к накоплению загрязняющих компонентов в приземном слое и их удержанию в течение длительного времени. В исследовании объясняются физические механизмы формирования температурной инверсии, включая изменения плотности воздуха, теплообмен между слоями атмосферы, зависимость скорости ветра от высоты, а также особенности рельефа и городской планировки, вызывающие явления застоя. Рассматривается химический состав загрязненной атмосферы: основное внимание уделяется мелкодисперсным частицам PM 2.5, выбрасываемым топливными и промышленными установками, оксидам азота, тяжелым металлам, диоксиду серы, оксиду углерода и другим соединениям. Эти компоненты представляют значительную угрозу здоровью населения, вызывая острые и хронические заболевания органов дыхания, а также повышая риск сердечно-сосудистых и онкологических патологий. На основе анализа полученных данных и мирового опыта предложены научно обоснованные методы снижения загрязнения воздуха в условиях устойчивых температурных инверсий. Основное внимание в статье уделено оценке воздействия промышленного производства на атмосферу в условиях постоянных температур. Анализируются также частота и продолжительность инверсий, их зависимость от сезона и изменения климата.
Работа посвящена изучению роли структурности материи в процессах ее эволюции, а также в физике в целом. Доказана необходимость учета ее роли при создании картины мира с учетом его эволюции, а также при построении нового раздела физики-физики эволюции. Показано, почему и как можно построить физику эволюции, опираясь на уравнение движения, учитывающего влияние структурности тела на характер его движения в неоднородном пространстве сил. Дано краткое объяснение выводов уравнения движения, учитывающего роль структурности тела в его динамике. Предложено объяснение, почему это уравнение следует выводить из условия сохранения полной энергии, и почему ее следует представлять в виде суммы энергии движения, а также внутренней энергии. Такое представление полной энергии необходимо в соответствии с принципом дуализма симметрии. Показано, как учет роли структурности элементов материи в их динамике приводит к устранению противоречия между механикой, статистической физикой и термодинамикой. Демонстрируется, как из данного уравнения следует второй закон термодинамики, а также бесконечная делимость материи. Рассмотрено, как из условия бесконечной делимости материи следует возможность построения эволюционной картины мира. Выполнен анализ существующих физических проблем, для решения которых необходим учет структурности материи. В частности, рассмотрено, как условие бесконечной делимости материи может отразиться на интерпретации некоторых фундаментальных положений квантовой механики. Рассмотрено уравнение движения квантовой частицы с учетом ее структурности и определены свойства этого уравнения. Показано, что для элементарной структурированной квантовой частицы квантово-волновой дуализм обусловлен наличием внутренней энергии, обеспечивающей внутреннее колебание частицы, и энергии движения, обеспечивающей движение колеблющей частицы в пространстве
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЯХ ОСАЖДЕННЫХ ИЗ ПЛАЗМЫ ВАКУУМНОЙ ДУГИ НА РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОДЛОЖЕК
Получение покрытий с микро- и мезоразмерными структурами актуально для применения в энергетике и других отраслях. Для получения покрытий использовался метод распыления металлических катодов в вакууме с применением импульсного дугового ускорителя. Эксперименты по осаждению металлических покрытий на различных типах подложек были проведены при разном уровне вакуума в ускорителе от 10-2 до 10-4 мбар. Как показали исследования, при высоком вакууме на металлических подложках осаждаются тонкие слои с большим количеством микрочастиц с кластерной структурой, размеры частиц 0,2-4 мкм. При использовании кремниевых подложек, осаждение на них слоев металлов сопровождается формированием сферических полых микрочастиц размерами 0,3-0,8 мкм. Сравнение физических условий показывает, что механизм формирования и роста микрочастиц идентичен на различных типах подложек, и связан с формированием плазмы. В отличие от других плазменных технологий получения микросфер, на данной установке такие частицы генерируются без внедрения материала извне в струю.
Аннотация. В статье представлено описание разработанной системы оперативного оповещения о событиях наземных возрастаний (Ground Level Enhancement, GLE), вызванных увеличением потока солнечных космических лучей высокой энергии. Разработанная система интегрирует данные международной сети нейтронных мониторов (NMDB) и рентгеновских сенсоров спутников GOES, анализируя их в режиме реального времени. Основные компоненты системы включают автоматизированную загрузку данных, обработку временных рядов и генерацию алертных сигналов при обнаружении значительных изменений радиационной обстановки. Применение предложенных алгоритмов позволяет минимизировать ложные срабатывания и оперативно выявлять угрозы для орбитальных космических аппаратов, такие как повреждение электроники или деградация солнечных панелей. Тестирование системы на реальных событиях, включая GLE №73 - 76, подтвердило её высокую эффективность и надёжность.
Copyright (c) 2025 Журнал проблем эволюции открытых систем
КАРТОГРАФИРОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА КОЛДАРСКОГО МАССИВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСНОГО НАБОРА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ДИСТАНЦИОННЫХ ДАННЫХ
Была предложена методика по выделению перспективных территорий Колдарской гранитоидной интрузии, используя комплексный подход, который сочетает в себе применение геофизических полей, выделение зон альтерации и раздробленность исследуемой территории по спутниковым данным. Для извлечения полезной информации и улучшения интерпретации геофизические поля были трансформированы с использованием фильтра полной горизонтальной производной наклона, которая позволила убрать региональный фон из гравиметрических и магнитных полей, подсвечивая при этом геологические и структурные особенности исследуемой территории. На основе спектрального анализа оптических спутников ASTER были картирование зоны альтерации, которые являются важным процессом в геологии, поскольку сопровождают минерализацию полезных ископаемых, таких как золото, медь, серебро и другие. Линемаентный анализ позволил выделить зоны с повышенной проницаемостью, что также является одним из факторов рудообразования. С помощью выше описанного комплекса была сгенерированная при помощи геоинформационных систем карта минеральной перспективности, которая выделила две большие области, первая находится в западной части Колдарского массива, а вторая в северо-западной части от массива. Анализ достоверности полученной карты проводилась с уже известными рудными месторождениями, который показал высокий уровень соответствия. Таким образом, разработанная карта потенциала для оруденения может служить полезным ориентиром при выборе участков для дальнейшей разведки рудных полезных ископаемых. Полученные данные о зонах минеральных изменений и потенциальных залежах будут играть ключевую роль в будущих исследованиях, направленных на оценку перспективности различных регионов Казахстана. Эти методы окажутся важными для решения других геологических задач, таких как определение литологических особенностей, структурных линеаментов и выявление зон изменений.
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ВЕРХНЕЙ ИОНОСФЕРЕ: ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ И ТРЕНДЫ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СЛОЯ F2 НА КАЗАХСТАНСКОМ РЕГИОНЕ
Исследованы долговременная изменчивость и тренды в вариациях критических частот слоя F2 ионосферы (foF2), полученные по данным наземного вертикального зондирования на ст. Алма-Ата [43.25N, 77.92E] за период 07.1958 – 04.2018 гг. Анализируются околополуденные (11–14 LT), околополуночные (23–01 LT) и часовые медианные значения foF2. Показано, что как вариации foF2, так и вариации индекса солнечной активности F10.7 испытывают регулярную 11-летнюю цикличность, устойчивый отрицательный тренд на 60-летнем интервале наблюдений, а также некую долгопериодную (примерно четыре 11-летних солнечных циклов) осцилляцию. Изучены зависимости foF2 тренда от сезона и времени суток. Получено, что устойчивый отрицательный foF2 тренд наблюдается для всех рассматриваемых условий, за исключением ночного времени зимнего сезона, когда foF2 тренд, практически отсутствует. Максимальные отрицательные значения foF2 тренда наблюдаются в дневное время, ночные значения значительно ниже. Критические частоты показывают хорошую связь с солнечной активностью за весь период наблюдений и для каждого сезона. Обнаружено, что значения dfoF2 (разность между наблюдаемыми foF2 и моделью (квадратичной регрессией между foF2 и F10.7), сглаженные с 11-летним (132 месяца) окном, также в целом отражают соответствующий ход F10.7. Однако, положение максимума во временном распределении dfoF2132, переход к фазе понижения значений, наступает раньше (около 1980 г.) относительно положения максимума F10.7132 (около 1986 г.), что может указывать на влияние на ионосферу дополнительного (к солнечной активности) источника, возможно источника антропогенного характера. Расчёты изменчивости foF2 для 22-летних периодов до и после 1980 г. показали заметное понижение критических частот в более поздний период (1980-2001 гг.).
РАДИАЛЬНАЯ СТРУКТУРИЗАЦИЯ ВИХРЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В КВАЗИДВУМЕРНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ
Целью настоящей работы является анализ уравнений, описывающих структурные элементы турбулентности в квазидвумерном вихревом пакете погруженной среды. Исследование отдельных вихрей необходимо для понимания роли турбулентных структур в перемешивании и других процессах. Аналитический подход, основанный на уравнении завихренности и функции тока, позволяет рассматривать элементарные вихревые образования как структурные элементы квазидвумерной турбулентности. Полученные на этой основе выражения используются для анализа характеристик однородной турбулентности и оценки вклада отдельных вихрей в процессы перемешивания. На основе вихревой формы уравнений Навье-Стокса с применением функции тока получены аналитические решения, описывающие локализованные вихревые структуры. В частности, показано, что при выборе логарифмически осциллирующих функций возможны решения, обладающие кольцевой симметрией и масштабной инвариантностью. Полученный графический анализ позволил интерпретировать полученную структуру одиночного вихря как модельный вихрь в турбулентном потоке, что подтверждается формой изолиний и характером рельефа функции тока. Установлена связь между параметром l, формой течения f(y) и режимами течения, что отражено в таблице параметров. Полученные результаты подтверждают целесообразность подхода к описанию турбулентного течения через динамику её структурных элементов. Такой подход даёт возможность анализировать не только спектральные, но и пространственно-локализованные свойства турбулентных полей.
ФОТОМЕТРИЧЕСКАЯ ПЕРЕМЕННОСТЬ Be ЗВЕЗДЫ HD 328990
Мы представляем фотометрический анализ классической звезды Be типа HD 328990 с использованием архивных данных обзора ASAS-SN, охватывающего период с 2016 по 2025 год. Долгосрочная кривая блеска в полосах V и g показывает переменность с низкой амплитудой, с разницей между пиками примерно в 0.2 звездной величины. Анализ периодограммы Ломба-Скаргла выявляет значительный периодический сигнал при Porb ≈ 176.3 дня, что дополнительно подтверждается фазово-сложенной кривой блеска. Хотя сложенная кривая блеска демонстрирует значительный разброс, наличие слабых, но повторяющихся фотометрических модуляций предполагает существование квазипериодического явления. Учитывая классификацию звезды как классического объекта Be, мы интерпретируем наблюдаемую переменность как результат структурных изменений в пределах околозвездного диска или динамических эффектов, вызванных возможным двойным компаньоном. Наши выводы согласуются с типичным фотометрическим поведением, наблюдаемым у других звезд Be, и подчеркивают сложную природу механизмов переменности у быстро вращающихся звезд B-типа с околозвездным материалом.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАНОКОМПОЗИТ-НЫХ (TIALSIY)N/CRN ПОКРЫТИЙ
В статье представлены теоретические и экспериментальные исследования многослойного (TiAlSiY)покрытия N/CrN на стальном покрытии, распыляемом методом катодно-дугового напыления. Расчеты, полученные из первых прин-ципов, показывают, что осаждение нанослоя Ti1–xAlxN/CrN с высоким содержанием Alx (x=0,75) оказывает сильное стабилизирующее действие и способствует расслоению этих фаз. Энергия смешения гетероструктур Ti1–xAlxN/CrN равна 0,11 эВ/Н при x=0,75 и постепенно снижается до 0,07 эВ/Н при x=0,25. Результаты дифракционных данных (TiAlSiY)показывают, что покрытие N/CrN имеет типичную кубическую NaCl-подобную структуру с избыточной структурой в направлении {111}. В ходе исследования химических связей выявлены выраженное образование связей Al-N, Al-Ti-N и преобладающая концентрация элемента Al, а также слабые оксидные насыщения Si-N и Al-O, Ti-O. Имплантация тяжелых ионов Au способствует формированию нанокомпозитов и нанокристаллов на поверхности покрытия, однако она не оказывает значительного влияния на его глубинную структуру. В зоне имплантации концентрация азота уменьшается почти в два раза из-за рассеяния ионов золота. В имплантированном покрытии поверхностный слой (TiAlSiY)N содержит лишь слабые следы ионов золота, что свидетельствует о том, что они полностью прошли через этот слой, остановились в слое CrN и достигли интерфейса следующего слоя.
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ДИАГНОСТИКА ПЛОТНОЙ ПЛАЗМЫ
Аннотация В данной работе модельная двухкомпонентная плотная плазма рассматривается в рамках самосогласованного пятимоментного подхода в квазиклассическом приближении. Предложенный метод расчета отличается отсутствием подгоночных параметров и требует для расчетов только знания параметров плазмы. Рассчитаны и исследованы электродинамические характеристики системы. Полученные результаты приведены в сравнении с данными, найденными другими авторами в рамках моделирования методом молекулярной динамики. Статические характеристики данной системы были найдены из решения уравнения Орнштейна-Цернике в гиперцепном приближении с помощью псевдопотенциала Дойча, который на больших расстояниях ведет себя как потенциал Кулона, а на малых конечен, так как учитывает квантовые свойства частиц. Особенностью вычислений с использованием метода моментов является необходимость определения так называемой параметр-функции Неванлинны, входящей в расчетные соотношения. В настоящей работе данная функция зависит лишь от отношения моментов различных порядков. Определены дисперсия и декремент затухания плазменных волн решением дисперсионного уравнения методом моментов в сравнении с численным экспериментом. А также, предложен метод оценочной диагностики температуры плазмы. Ключевые слова: двухкомпонентная плазма, метод моментов, функция-параметр Неванлинны, динамический структурный фактор, диагностика плазмы, дисперсия плазменных волн, декремент затухания плазменных волн.
ВАРИАЦИИ ФРАКТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОЛНЕЧНОГО ПРОТОННОГО СОБЫТИЯ
Данная совместная исследовательская работа посвящена количественной радиодиагностике вспышечных и протонных событий по их радиовсплескам вблизи конца 24-го цикла активности Солнца. Наблюдения проводились на 12-метровом радиотелескопе Института ионосферы Республики Казахстан на частотах f=1 и f=3 ГГц. Исследования показали, что три события вспышки: B 6.2/~ Х 2.4, 01.09.2014 г.; М 2.7, 21.06.2015 и М 7.9, 25.06.2015 для которых полностью выполняются критерии протонности. Точка пересечения радиоизлучений двухчастотных (1 и 3 ГГц) солнечных протонных событий определяет нулевое время начала их импульсов и постепенных фаз. В первой – импульсной фазе преобладают электроны, а во второй – фазе постепенного увеличения количества протонов. Ускорение электронов на “первой” фазе при солнечных вспышках составляет 4 – 8 мин.; ускорение электронов и протонов во “второй” фазе варьирует в интервале 10 – 46 мин.. Построенные нами временные профили и найденные значения индекса Хереста позволяют проследить за динамикой изученных нами событий горения. Это позволяет оценить события привыкания как качественно, так и количественно. Таким образом, значения радиоданных, полученных в результате применения метода к этим трем протонным событиям, вполне корректно отражают явления, отличающиеся друг от друга по своим характеристикам, как по масштабу наблюдения, так и по энергетике спектров. Ключевые слова: радиоизлучение – солнечные электронные и протонные события – солнечные вспышки – радиодиогностика.
ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ФИЗИКЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ НА ЭЛЕКТРОН-ПОЗИТРОННЫХ КОЛЛАЙДЕРАХ В ИЯФ СО РАН
Статья подготовлена по материалам доклада на семинаре ИЯФ РК и ИЯФ СО РАН, прошедшего 28.05.2024 г. В статье описаны эксперименты на установках ИЯФ со встречными электрон-позитронными пучками. Установки со встречными пучками (коллайдеры) являются в настоящее время одним из основных инструментов в экспериментальной физике высоких энергий. Первые такие установки появились в начале 60-х годов прошлого века и ИЯФ был пионером в этой области. В 1967 году были опубликованы первые результаты изучения в ИЯФ рождения адронов в электрон-позитронной аннигиляции на первом в мире е+е- коллайдере ВЭПП-2. В настоящее время в мире существует четыре е+е- коллайдера, два из кото¬рых, ВЭПП-2000 с энергией пучков до 1 ГэВ и ВЭПП-4М с энергией до 6 ГэВ, работают в ИЯФ. В статье описаны эксперименты на этих коллайдерах, основные цели и мотивация этих исследований. Установки со встречными электрон-позитронными пучками являются в настоящее время одним из основных инструментов в экспериментальной физике высоких энергий, позволяющих получать точные данные о параметрах и взаимодействии адронов и лептонов.
ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ, ОСАЖДЕННЫХ ИЗ ПЛАЗМЫ ИМПУЛЬСНОЙ ВАКУУМНОЙ ДУГИ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ
Работа посвящена исследованию структуры слоев металлов, осажденных из плазмы вакуумной дуги. В условиях высоких градиентов температурных полей и плотности термической плазмы дуги, покрытия формируются с неоднородной структурой, пористые, с каплями металла на поверхности. Исследование слоев металлов, осажденных из термической плазмы, актуально в связи необычными свойствами и своеобразной структурой этих покрытий. Цель нашего исследования проследить эволюцию структуры покрытия из меди, осажденного из плазмы вакуумной дуги при импульсном режиме работы. Особенность метода в том, что импульсный режим предполагает малое энергопотребление, поэтому он более экономичный, чем стационарная дуга, однако характерные физические особенности дуговой плазмы сохраняются. Практической целью является осаждение тонкого слоя из меди на алюминии для применения в энергетике. В результате опытов, за время осаждения 15-40 мин наблюдали процесс существенного уплотнения слоя меди на поверхности алюминиевых подложек. Проведен анализ влияния времени осаждения на размер поверхностных дефектов. До 30 мин осаждения в покрытии наблюдали формирование высокодисперсной структуры из наноразмерных сферических образований, после 30 мин трансформацию структуры покрытия в толстый слой с высокой однородностью. Такое поведение может быть объяснено изначально формированием покрытия слоями из наноразмерной пыли. При изменении температуры подложки происходит укрупнение и распад кластеров, сопровождающих фазовые переходы. Сопутствующим нежелательным фактором наблюдали выделение фаз оксидов металлов. Развитие данного направления исследований необходимо в связи с тем, что в импульсных дугах достигается высокая скорость осаждения слоев, поэтому необходимо улучшать свойства покрытий, развивая данный метод.
ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ СМЕСЕЙ ВОДОРОД-КРЕМНИЙ И ВОДОРОД- ГРАФИТ В ПЛОТНОЙ ПЛАЗМЕ
Исследования в области горячей плотной материи и инерциального удержания термоядерного синтеза приобретают всё большее значение в современной науке. А также позволяет глубже понять внутреннюю динамику гигантских планет, аккрецию вещества вблизи звёзд, влияние радиационного давления, включая процессы конвекции и диффузии в их внутренней структуре и спектральную эволюцию. Ключевую роль в изучении процессов теплопереноса и диффузии в плотной среде играет металлический водород. Оно имеет важного практического применения, который может быть использован как сверхпроводник в науке и технике. В данной работе исследуются процессы диффузии в плотной плазме водорода. С использованием модели потенциала Дебая были рассчитаны коэффициенты диффузии для различных значений параметра неидеальности плазмы методом Чепмена-Энскога. Особое внимание уделялось взаимодействию плазмы с материалами на основе кремния и углерода. Результаты, полученные на основе потенциала Дебая, демонстрируют хорошее совпадение с моделями молекулярной динамики и AA-TCP (среднеатомной двухкомпонентной плазмы) в области слабых взаимодействий, где Γ < 1. Это подтверждает достоверность методики и её применимость для анализа слабосвязанных систем.
ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФФУЗИИ ПЛОТНОГО РАЗОГРЕТОГО БЕРИЛЛИЯ МЕТОДОМ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ
Теплое плотное вещество интенсивно изучается во всем мире как экспериментально, так и теоретически. При высоких температурах и давлениях существующие теоретические модели жидкости, газа, твердого тела и плазмы неприменимы к экстремальному состоянию вещества. Основным препятствием для применения этих моделей является сильная неидеальность среды, т. е. существенная роль, которую играют взаимодействие частиц и квантовые эффекты. Транспортные свойства материалов в широком диапазоне плотностей и температур, в частности веществ, находящихся в экстремальных условиях, важны в различных областях. Некоторые системы, представляющие интерес, включают недра планет-гигантов, белых карликов и нагретую плотную материю, созданную в результате лазерного нагрева и ударного сжатия в экспериментах. Кроме того, нагретое плотное вещество активно изучается в связи с разработкой установок инерционного термоядерного синтеза . Из-за трудностей диагностики в экстремальных условиях эксперимента квантово-молекулярное динамическое (КМД) моделирование на основе теории функционала плотности стало неотъемлемой частью современных исследований нагретой плотной материи. В данной работе представлены результаты расчетов транспортных свойств бериллия методами, основанными на теории функционала плотности (DFT-моделирование). На основе DFT-моделирования нами рассчитаны коэффициенты диффузии и вязкости для различных значений параметров нагретого плотного бериллия.
ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ КОМПОЗИТНЫХ ВОЛОКОН НА ОСНОВЕ Fe₃O₄
В современных фундаментальных и прикладных исследованиях защитные материалы, содержащие наноструктуры, становятся все более популярными, что обусловливает их широкое применение в таких областях, как медицина, фармацевтика, электроника и многих других. В данной работе рассматривается метод химической конденсации для интеграции магнитных наночастиц с суперпарамагнитными свойствами в структуры полимерных волокон, открывая новые горизонты для разработки материалов, способных защищать от электромагнитного излучения. Наночастицы магнетита (Fe3O4) были синтезированы методом химической конденсации при оптимальном соотношении двух водных растворов солей железа. В качестве исходных реагентов использовались сульфат железа (FeSO4·7H2O), трихлорид железа (FeCl3·6H2O) и 25%-ный водный раствор аммиака (NH4OH·H2O). Исследования сосредоточены на изучении ультратонких композитных волокон, полученных из синтезированных наночастиц магнетита. В работе будет проведен детальный анализ кристаллической структуры, фазового состава и физико-химических свойств магнитных наполнителей. Для этого будут использованы методы визуализации, такие как сканирующая электронная микроскопия (SEM), трансмиссионная электронная микроскопия (TEM), рентгеноструктурный анализ (XRD) и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDAX). Также будет проведен анализ факторов, влияющих на экранирующие свойства композитных материалов. Полученные результаты могут значительно расширить спектр применения полимерных волокон в качестве защитных материалов в различных высокотехнологичных отраслях.
ПРИРОДА НЕГАТИВИЗМА В РАЗВИТИИ СОЦИУМА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ОБЩИХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ
Рассматривается природа возникновения различных негативных тенденций развития социума, которые на фоне научных и технологических достижений, являющихся продуктом разума, выглядят чужеродным (привнесённым) атрибутом человеческой цивилизации. Не существует объяснения феномена деградации культуры, образования, этики, экономики и политики, полученного на основе применения общих методов общественных и гуманитарных наук. В этой связи обосновывается привлечение к анализу имманентных тенденций развития, как элементов социума, так и его в целом, проверенных обширной практикой ключевых научных принципов физики. На основании представления о социуме, как о замкнутой системе, в работе последовательно рассмотрены возможные социальные последствия действия в социальной сфере принципа минимума энергии и принципа наименьшего действия Гамильтона. Исходя из представлений о мере интеллектуально – духовного состояния общества и личности, а также о социальном действии, показано, что негативные изменения в обществе могут быть онтологически обусловлены проявлениями этих принципов в отсутствии действия каких-либо модераторов общественного развития. Самым общим и критериально значимым подходом к анализу текущего и перспективного состояния социума является применение понятия энтропии и второго начала термодинамики к анализу практически всех сфер человеческой деятельности. Рассматривается возможность минимизации энтропийных тенденций в развитии социума. Ключевым моментом такого изменения является превращение его в открытую систему. На основе применения изложенного метода получены выводы о сравнительной ценности различных социально-философских концепций.
РЕШЕНИЯ КИНК - АНТИКИНК ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ НУКЛЕИДА В ПОЛЕ ПОТЕНЦИАЛА В ПРОГРАММЕ PYTHON
Данная статья посвящена исследованию модели Инглендера в потенциальном поле. В модели нуклиды представлены в виде маятника, соединенного общей нитью. На основе модели Инглендера исследовано уравнение синус-Гордона, описывающее нелинейные системы. Рассмотрены новые нелинейные модели Пейрар-Бишопа, модели Поланд-Шерага, Якушевича и Скотта. С использованием модели Инглендера функциональность молекулы ДНК как графическая структура. В основе структурных изменений в модели Инглендера лежит кинк и антикинк. Рассчитаны аналитические и численные значения характеристик. Показано, как топологические аспекты используются в нелинейных моделях молекулы ДНК. Описана сложная динамика ДНК и ее топологические дефекты. Рассмотрено моделирование динамического процесса во время транскрипции или репликации путем применения уравнения ДНК. Используя параметры ДНК, решения уравнения получаются в виде кинка и антикинка. Найдена плотность энергии кинка и антикинка. Построены кривые плотности и поверхности кинк и антикинков. Для поиска решений дифференциальных уравнений используется метод разделения переменных. С помощью программного обеспечения Python получены 2D и 3D графики взаимодействия кинков-антикинков.
ТРАНСПОРТНЫЕ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ МАКСВЕЛЛА В БИКВАТЕРНИОННОМ ПРЕДСТАВЛЕНИИ ПРИ ДОСВЕТОВЫХ СКОРОСТЯХ
Среди действующих источников излучения электромагнитных волн наиболее распространенными являются подвижные, расположенные на платформах различных транспортных средств. Очевидно, что скорость движения существенно влияет на процессы распространения волн в средах с различной электрической проводимостью и магнитной проницаемостью, как и форма самого источника и характер его работы. Здесь строятся и исследуются транспортные решения бикватернионного волнового уравнения, которое является бикватернионным обобщением уравнений Максвелла. Данные уравнения описывают электромагнитные поля излучателей электромагнитных (ЭМ) волн и электро-гравимагнитных волн (ЭГМ), движущихся в фиксированном направлении с постоянной скоростью, которая меньше скорости распространения волн в электромагнитной среде (световой скорости). Построены фундаментальные и обобщенные транспортные решения, которые описывают ЭМ поля движущихся обьектов во всем диапазоне скоростей, от досветовых, до сверхсветовых. С использованием преобразования Фурье обобщенных функций, построена бикватернионная функция (бифункция) Грина в подвижной системе координат, которая описывает ЭМ поле, порождаемое подвижным точечным излучателем на оси Z. Определены плотность энергии и вектор Пойнтинга этого поля. Исследовано влияние скорости движения на полевые характеристики
Copyright (c) 2024 Журнал проблем эволюции открытых систем
АЛГОРИТМ И ПРОГРАММА КОРРЕКТИРОВКИ ВЕКТОРНЫХ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ЗАДАЧЕ МАГНИТНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
Статья посвящена разработке алгоритма корректировки векторных магнитных измерений, проведенных магнитометром вручную или с помощью беспилотных летательных аппаратов. Этот алгоритм и его программная реализация необходима в задаче навигации по магнитным данным. Идея магнитного позиционирования состоит в построении карты магнитного поля в выбранном регионе по данным измерений, а для этого все измерения должны быть скорректированы с учетом модельных данных. Ошибки измерений возникают из-за разного рода помех, связанных с неправильной ориентацией осей магнитометра. В качестве эталона берется модельное магнитное поле Земли, рассчитанное по известным моделям IGRF или WMM. Алгоритм основан на поиске углов ориентации в матрице перехода, обеспечивающей минимизацию расхождений между измеренными и модельными полями.
ОБ АКТУАЛЬНОСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ НА ТЯНЬ-ШАНЕ
Рассмотрена проблема активизации сейсмического режима Тянь-Шаня и возможности возникновения в ближайшие несколько лет сильных землетрясений в его южных и северных предгорьях в связи с землетрясением 23 января 2024 г., произошедшего в южных предгорьях Центрального Тянь-Шаня в уезде Уши (Уктурпан) префектуры Аксу провинции Синьцзян КНР недалеко от города Аксу произошло землетрясение магнитудой 7.1. Произошедшее Ушинское землетрясение 23.01.2024 г может означать начало новой сейсмической активизации Тянь-Шаня. Здесь предыдущий цикл из восьми сильнейших землетрясений с М=6.9-8.3 в северных и шести с М=6.8-7.8 в южных предгорьях Тянь-Шаня, продолжавшийся 100 лет, начавшийся в 1885 году с Беловодского землетрясения (М=6.9 вблизи г. Бишкек) и закончившийся Кашгарским (М = 7.0) в 1985 г. Было еще одно сильное Суусамырское землетрясение с М = 7.3 в 1992 г в срединной части Тянь-Шаня, что является нетипичным в этом регионе. С землетрясением Уши закончился период затишья для землетрясений с магнитудами 7.0 и более, длившийся почти 40 лет. Дан краткий обзор современного состояния вопроса по прогнозу сильных землетрясений. Отмечено, определенное несоответствие базовых представлений существующих моделей очага землетрясений и имеющихся геомеханических данных о хрупком разрушении горных пород. Представлены последние достижения тектонофизики в области изучения современного напряженного состояния непосредственно в массивах горных пород. Показана возможность по результатам тектонофизической реконструкции природных напряжений выполнить районирование активных разломов по уровню кулоновых напряжений, отвечающих за реализацию хрупкого разрушения. Дан анализ результатов районирования активных разломов, выполненный в очагах сильного Веньчуаньского землетрясения (М=8.0, 2008 г) и Карамуширского землетрясения (М=7.8, 2023 г.). Выполнен анализ возможностей осуществить долгосрочный и краткосрочный прогноза на основе комплекса сейсмических, сейсмотектонических и геофизических методов, опирающих на результаты тектонофизического районирования активных разломов.
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ ВТОРИЧНОГО РАСПЫЛА ЖИДКИХ ЧАСТИЦ В ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ
Численное исследование горения жидких топлив является сложной задачей теплофизики, так как требует учета большого количества сложных взаимосвязанных процессов и явлений. Поэтому вычислительный эксперимент становится все более важным элементом исследования процессов горения и проектирования различных устройств, использующих процесс горения. Можно с уверенностью говорить, что его роль будет возрастать и в дальнейшем. В этой связи все большее распространение в теплофизике получают методы вычислительной гидродинамики, когда появляется возможность оптимизировать эксперимент на основе его виртуального прототипа. В данной работе были проведены вычислительные эксперименты по исследованию двухфазных гетерогенных реагирующих систем в зависимости от начальных параметров процесса распыла и сжигания топлив. В результате проведенных вычислительных экспериментов были получены зависимости максимальной температуры горения капель от массы и давления впрысков, а также двумерные графики дисперсии капель двух видов жидких топлив (октан и додекан) по высоте камеры сгорания. Полученные численные расчеты распределения Саутеровского среднего диаметра капель по времени при расстоянии 50 см от сопла инжектора были сравнены с экспериментальными данными, в результате чего установлено, что экспериментальные данные дают хорошее согласие с численными расчетами для додекана. На основе проведенных компьютерных экспериментов по изучению концентрационных и температурных характеристик двухфазных топливных систем установлен оптимальный режим горения октана и додекана.
ВОЛНЫ В СРЕДЕ ВЯЗКОСТНОЙ КВАРК-ГЛЮОННОЙ ПЛАЗМЫ
С момента открытия кварк-глюонной плазмы, ее назвали новым состоянием материи, что побудило к началу исследования коллективных эффектов. Продолжая эту тему, в данной статье исследованы колебательные моды внутренних волн в кварк-глюонной плазме. Среда кварк-глюонной плазмы рассматривается как идеальная жидкость с небольшой вязкостью. Вязкость учитывается с помощью диэлектрической функции с параметром вязкости, которые связано с показателем энтропии, и этот параметр можно выбрать в соответствии с разным теоретическим подходам к описанию кварк-глюонной плазмы. Задача решена в длинноволновом пределе, но данное решение соответствует физическому случаю, описанному в статье. Такой подход сводит проблему к нелинейному алгебраическому уравнению, которое решалось с помощью программного обеспечения для численных расчетов. Для наглядности колебательные моды вязкостной кварк-глюонной плазмы сравниваются с колебательными модами столкновительной кварк-глюонной плазмы – это покажет эффект параметра диэлектрической функции, учитывающей только вязкость. Решения представлены в виде графиков частоты в зависимости от волнового числа, в которых наглядно можно увидеть колебательные волны. Также, по этим колебательным модам можно судить о характере волн.
О ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АГРОГЛИФОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КОСМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
На основе изучения феномена регулярного полегания стеблей пшеницы на большой площади (феномен Вознесеновского) анализируется возможность связи этого и других подобных явлений (агроглифов) естественного происхождения с действием космических факторов. Определены критериальные признаки рассматриваемых явлений и конкретные структурные особенности исследуемого явления. Показано, что для объяснения совокупности фактов наиболее перспективным является привлечение идеи о кратковременном радиационном воздействии достаточно высокой энергии на весь растительный массив. Эта точка зрения вполне согласуется с особенностями строения и физиологии стеблей зерновых культур. Причиной полегания стеблей пшеницы может быть нагрев их верхушек под действием импульса микроволнового излучения. Предпочтение микроволнового излучения, а не инфракрасного, физически оправдано. Предполагаемым источником импульса микроволнового излучения является развитие метеорного явления, вызванного вторжением в атмосферу Земли метеорного тела, содержащего значительную массу водяного льда. В работе показано, что в этом случае можно ожидать появления импульса вынужденного излучения (мазерного типа) с длиной волны 1,35 см. Это излучение может достигать поверхности Земли достаточно свободно. Расчеты энергии и массы метеорного тела, которые способны вызвать рассматриваемый эффект, хорошо согласуются с данными метеорной астрономии. Упорядоченность в полегании стеблей объясняется с точки зрения гелиотропизма развития растений. Обсуждаются общие аспекты связи появления агроглифов с проявлениями метеорной активности и перспективы развития исследования.
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОЩАДИ ЛЕДНИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ: БАССЕЙН РЕКИ АРЫС
Было проведено исследование изменений ледников в бассейне реки Арыс в Западном Тянь-Шане в периоды 1957-2000, 2000-2011 и 2011-2022 годов. Наше исследование было основано на анализе данных, полученных с помощью Landsat TM/ETM+ и OLI. В 2000 году было обнаружено 74 ледника общей площадью 18,02 км2. Однако к 2022 году количество ледников сократилось до 58, а общая площадь составила 11,48 км2. Это говорит о сокращении на 6,54 км2 или, что эквивалентно, на 1,65% в год за 22 года. Кроме того, мы изучили скорость сокращения ледников с учетом их размеров, высоты и уклона. В результате наблюдалось значительное уменьшение размера ледников на 36,29%. Основная причина этого заметного снижения, скорее всего, связана с преобладающей тенденцией повышения температуры, а также с тем, что небольшие ледники расположены на относительно низких высотах во внешних хребтах Западного Тянь-Шаня. Однако результаты исследований показывают, что темпы сокращения покрытых ледниками районов северной части Западного Тянь-Шаня сравнительно ниже по сравнению с другими территориями. На основе проведенного анализа сделан вывод, что ледниковые районы бассейна реки Арыс находятся в неблагоприятных условиях для оледенения. Следовательно, в этих регионах темпы сокращения ледников выше, чем в других ледниковых районах Западного Тянь-Шаня в период с 1957 по 2022 год.
Copyright (c) 2023 Журнал проблем эволюции открытых систем
ФРАКТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВАРИАЦИЙ КОМПОНЕНТ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ В ПЕРИОД ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Анализируются фрактальные свойства горизонтальных составляющих геомагнитного поля северного и восточного направления, вертикальной составляющей и интенсивности геомагнитного поля с разрешением 1 сек, измеренных различными геомагнитными обсерваториями сети INTERMAGNET по всему миру в период крупных землетрясений 2023 года. Анализировались вариации магнитного поля при сейсмических событиях, произошедших в разных регионах с магнитудой, превышающей ~6. Методы фрактального анализа применяются для выявления закономерностей и нелинейных взаимосвязей между изменениями компонент геомагнитного поля и проявлениями сейсмической активности. Исследована динамика фрактальной размерности вариаций компонент геомагнитного поля для дней, когда происходило крупное землетрясение. Полученные результаты показывают временное изменение фрактальной размерности компонент геомагнитного поля, выявляя различия в их нерегулярности (сложности). В результате показано показано, что сильные землетрясения сопровождаются повышенными вариациями магнитного поля Земли. Ключевые слова: фрактальный анализ, фрактальная размерность, самоподобие, временные ряды, геомагнитное поле; землетрясения.