Выпуски

 / 

2024

 / 

Январь

  

Методические заметки


Работа А.Н. Колмогорова 1934 г. — основа для объяснения статистики природных явлений макромира

 
Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Пыжевский пер., 3, Москва, 109017, Российская Федерация

Работа А.Н. Колмогорова 1934 г. [1] "Случайные движения", далее АНК34, использует уравнение типа Фоккера—Планка для шестимерного вектора с полной, а не частной производной по времени и с лапласианом в пространстве скоростей. Коэффициентом диффузии при этом является ε, скорость генерации/диссипации энергии. Уравнение Фоккера—Планка получается при задании ускорений частиц ансамбля марковскими процессами, т.е. случайными процессами, δ-коррелированными по времени и между собой. Фундаментальное решение этого уравнения было указано ещё в [1] и было использовано А.М. Обуховым [2] в 1958 г. для описания турбулентного потока в инерционном интервале [3]. Уже недавно [4, 5] было замечено, что уравнение типа Фоккера—Планка, написанное Колмогоровым в [1], содержит в себе описание статистики других случайных природных процессов, землетрясений, морского волнения и пр. [5]. Данное уравнение заменой переменных с масштабами для скоростей и для координат сводится к автомодельному виду, не содержащему явно коэффициента диффузии [6]. Численный счёт подтверждает наличие таких масштабов в системах с числом N событий, в ансамблях начиная с N=10. При N = 100 эти масштабы практически точно совпадают с теорией АНК34. Теория, в принципе уже содержащая результаты 1941 г., проложила путь и к более сложным случайным системам, содержащим достаточное количество параметров, для того чтобы образовать внешний параметр подобия. Это приводит к изменению характеристик случайного процесса, например, к изменению наклона временнóго спектра, как в случае землетрясений и в ряде других процессов (морское волнение, спектр энергии космических лучей, зоны затоплений при наводнениях и т.д.). Обзор конкретных случайных процессов, изученных экспериментально, даёт методику, как следует поступать при сравнении экспериментальных данных с теорией АНК34. Таким образом, эмпирические данные иллюстрируют справедливость фундаментальных законов теории вероятности. Статья является многократным сокращением монографии автора, где впервые идеи работы АНК34 применялись для объяснения в вероятностном смысле многих экспериментальных закономерностей, десятилетиями рассматривавшихся чисто эмпирически.

Текст pdf (475 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2023.05.039355
Ключевые слова: случайные движения, уравнение Фоккера—Планка—Колмогорова, вторые моменты распределения вероятностей для координат и скоростей, теория подобия и размерностей, статистические законы природы
PACS: 05.40.−a, 91.30.−f, 92.60.−e (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2023.05.039355
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2024/1/g/
2-s2.0-85186571332
2024PhyU...67...80G
Цитата: Голицын Г С "Работа А.Н. Колмогорова 1934 г. — основа для объяснения статистики природных явлений макромира" УФН 194 86–96 (2024)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 16 февраля 2023, 11 мая 2023

English citation: Golitsyn G S “A N Kolmogorov's 1934 paper is the basis for explaining the statistics of natural phenomena of the macrocosmPhys. Usp. 67 80–90 (2024); DOI: 10.3367/UFNe.2023.05.039355

Список литературы (55) Похожие статьи (20) ↓

  1. А.А. Абрашкин, Е.Н. Пелиновский «Волны Герстнера и их обобщения в гидродинамике и геофизике» 192 491–506 (2022)
  2. Б.Я. Шмерлин, М.В. Калашник «Конвективная неустойчивость Рэлея в присутствии фазовых переходов влаги. Формирование крупномасштабных вихрей и облачных структур» 183 497–510 (2013)
  3. Г.С. Голицын «Наглядность для ряда задач выбора энергии в качестве единицы измерения вместо массы» 178 753–755 (2008)
  4. П.Н. Свиркунов, М.В. Калашник «Фазовые картины диспергирующих волн от движущихся локализованных источников» 184 89–100 (2014)
  5. А.М. Гайфуллин, В.В. Жвик «Ламинарные затопленные струи несжимаемой жидкости при больших числах Рейнольдса» 193 1214–1226 (2023)
  6. В.И. Кляцкин «Статистическая топография и ляпуновские экспоненты в динамических стохастических системах» 178 419–431 (2008)
  7. А.В. Борисов, А.О. Казаков, С.П. Кузнецов «Нелинейная динамика кельтского камня: неголономная модель» 184 493–500 (2014)
  8. Э.Н. Руманов «Критические явления вдали от равновесия» 183 103–112 (2013)
  9. Л.Х. Ингель «Самовоздействие тепловыделяющей примеси в жидкой среде» 168 104–108 (1998)
  10. А.В. Гульельми «Форшоки и афтершоки сильных землетрясений в свете теории катастроф» 185 415–429 (2015)
  11. В.И. Ритус «Конечное значение затравочного заряда и связь отношения постоянных тонкой структуры физического и затравочного зарядов с нулевыми колебаниями электромагнитного поля в вакууме» 192 507–526 (2022)
  12. В.М. Розенбаум, И.В. Шапочкина, Л.И. Трахтенберг «Метод функций Грина в теории броуновских моторов» 189 529–543 (2019)
  13. О.Г. Бакунин «Корреляционные и перколяционные свойства турбулентной диффузии» 173 757–768 (2003)
  14. В.И. Татарский «Пример описания диссипативных процессов на основе обратимых динамических уравнений и некоторые замечания относительно флуктуационно-диссипационной теоремы» 151 273–307 (1987)
  15. Г.Н. Бочков, Ю.Е. Кузовлев «Флуктуационно-диссипационные соотношения: достижения и недоразумения» 183 617–630 (2013)
  16. А.М. Фридман, Е.В. Поляченко, Н.Р. Насырканов «О некоторых корреляциях в сейсмодинамике и двух компонентах сейсмической активности Земли» 180 303–312 (2010)
  17. В.С. Ольховский «О времени как квантовой наблюдаемой, канонически сопряжённой энергии» 181 859–866 (2011)
  18. С.Н. Гордиенко «Необратимость и вероятностное описание динамики классических частиц.» 169 653–672 (1999)
  19. В.Л. Гинзбург, Л.П. Питаевский «О квантовой формуле Найквиста и области применимости формулы Каллена — Вельтона (замечания о статье Ю. Л. Климонтовича)» 151 333–339 (1987)
  20. Н.А. Винокуров «Вывод уравнений аналитической механики и теории поля из закона сохранения энергии» 184 641–644 (2014)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение