Выпуски

 / 

2012

 / 

Январь

  

Обзоры актуальных проблем


Лучевой и волновой хаос в подводных акустических волноводах

 а,  б,  б
а Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603000, Российская Федерация
б Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, ул. Балтийская 43, Владивосток, 690041, Российская Федерация

В 1990-е годы в акустике океана появилось новое направление исследований, связанное с изучением хаотического поведения лучевых траекторий в неоднородных волноводах. Выяснилось, что на дистанциях порядка тысячи километров лучевой хаос уже хорошо развит и его учёт необходим при описании дальнего распространения звука в океане. Теоретический анализ лучевого хаоса и его проявлений при конечной длине волны — волнового хаоса — в значительной мере основывается на методах, развитых в теории динамического и квантового хаоса. В обзоре на конкретных примерах обсуждаются результаты, полученные в этой области за прошедшие двадцать лет.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
PACS: 05.45.−a, 43.30.Bp, 43.30.Cq, 43.30.Dr (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0182.201201b.0019
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2012/1/c/
Цитата: Вировлянский А Л, Макаров Д В, Пранц С В "Лучевой и волновой хаос в подводных акустических волноводах" УФН 182 19–48 (2012)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 15 марта 2011, доработана: 29 апреля 2011, 19 июня 2011

English citation: Virovlyansky A L, Makarov D V, Prants S V “Ray and wave chaos in underwater acoustic waveguidesPhys. Usp. 55 18–46 (2012); DOI: 10.3367/UFNe.0182.201201b.0019

Список литературы (142) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (20) Похожие статьи (20)

  1. Flatté S M et al. Sound Transmission Through a Fluctuating Ocean (Ed. S M Flatté) (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1979)
  2. Бреховских Л М, Лысанов Ю П Теоретические основы акустики океана (М.: Наука, 2007); Brekhovskikh L M, Lysanov Yu P Fundamentals of Ocean Acoustics (New York: Springer, 2003)
  3. Jensen F B et al. Computational Ocean Acoustics (New York: AIP Press, 1994)
  4. Munk W H et al. J. Acoust. Soc. Am. 96 2330 (1994)
  5. Абдуллаев С С, Заславский Г М ЖЭТФ 80 524 (1981); Abdullaev S S, Zaslavskii G M Sov. Phys. JETP 53 265 (1981)
  6. Абдуллаев С С, Заславский Г М ЖЭТФ 85 1573 (1983); Abdullaev S S, Zaslavskii G M Sov. Phys. JETP 58 915 (1983)
  7. Абдуллаев С С, Заславский Г М ЖЭТФ 87 763 (1984); Abdullaev S S, Zaslavskii G M Sov. Phys. JETP 60 435 (1984)
  8. Абдуллаев С С, Заславский Г М Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана 23 724 (1987)
  9. Абдуллаев С С, Заславский Г М Акуст. журн. 34 578 (1988); Abdullaev S S, Zaslavskii G M Sov. Phys. Acoust. 34 334 (1988)
  10. Абдуллаев С С, Заславский Г М УФН 161 (8) 1 (1991); Abdullaev S S, Zaslavsky G M Sov. Phys. Usp. 34 645 (1991)
  11. Abdullaev S Chaos and Dynamics of Rays in Waveguide Media (Langhorne, Pa.: Gordon and Breach, 1993)
  12. Palmer D R et al. Geophys. Res. Lett. 15 569 (1988)
  13. Palmer D R, Georges T M, Jones R M Comput. Phys. Commun. 65 219 (1991)
  14. Smith K B, Brown M G, Tappert F D J. Acoust. Soc. Am. 91 1939 (1992)
  15. Tappert F D, Tang X J. Acoust. Soc. Am. 99 185 (1996)
  16. Simmen J, Flatté S M, Wang G-Y J. Acoust. Soc. Am. 102 239 (1997)
  17. Wolfson M A, Tappert F D J. Acoust. Soc. Am. 107 154 (2000)
  18. Wolfson M A, Tomsovic S J. Acoust. Soc. Am. 109 2693 (2001)
  19. Beron-Vera F J et al. J. Acoust. Soc. Am. 114 1226 (2003)
  20. Worcester P F, Spindel R C J. Acoust. Soc. Am. 117 1499 (2005)
  21. Заславский Г М Стохастичность динамических систем (М.: Наука, 1984)
  22. Gutzwiller M C Chaos in Classical and Quantum Mechanics (New York: Springer-Verlag, 1990)
  23. Reichl L E The Transition to Chaos: Conservative Classical Systems and Quantum Manifestations (New York: Springer-Verlag, 1992); Райхл Л Е Переход к хаосу в консервативных классических и квантовых системах (М. - Ижевск: РХД, 2008)
  24. Кошель K B, Пранц C B УФН 176 1177 (2006); Koshel K V, Prants S V Phys. Usp. 49 1151 (2006)
  25. Кошель K B, Пранц C B Хаотическая адвекция в океане (М. - Ижевск: РХД, Инст. компьют. исслед., 2008)
  26. Заславский Г М, Сагдеев Р З Введение в нелинейную физику. От маятника до турбулентности и хаоса (М.: Наука, 1988); Zaslavsky G M, Sagdeev R Z Nonlinear Physics: from the Pendulum to Turbulence and Chaos (Chur: Harwood Acad. Publ., 1988)
  27. Lichtenberg A J, Lieberman M A Regular and Stochastic Motion (New York: Springer-Verlag, 1983); Лихтенберг A, Либерман M Регулярная и стохастическая динамика (М.: Мир, 1984)
  28. Brown M G, Viechnicki J J. Acoust. Soc. Am. 104 2090 (1998)
  29. Brown M G et al. J. Acoust. Soc. Am. 113 2533 (2003)
  30. Smirnov I P, Virovlyansky A L, Zaslavsky G M Phys. Rev. E 64 036221 (2001)
  31. Makarov D V, Uleysky M Yu, Prants S V Chaos 14 79 (2004)
  32. Smirnov I P, Virovlyansky A L, Zaslavsky G M J. Acoust. Soc. Am. 117 1595 (2005)
  33. Flatté S M (Ed.) Sound Transmission Through a Fluctuating Ocean (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1979); Флатте С (Ред.) Распространение звука во флуктуирующем океане (М.: Мир, 1982)
  34. Рытов С М, Кравцов Ю А, Татарский В И Введение в статистическую радиофизику Ч. II Случайные поля (М.: Наука, 1978)
  35. Virovlyansky A L nlin/0012015
  36. Вировлянский А Л Акуст. журн. 51 90 (2005); Virovlyansky A L Acoust. Phys. 51 71 (2005)
  37. Вировлянский А Л Лучевая теория дальнего распространения звука в океане (Н. Новгород: ИПФ РАН, 2006)
  38. Леонтович М Изв. АН СССР Сер. физ. 8 16 (1944)
  39. Леонтович М, Фок В ЖЭТФ 16 557 (1946); Leontovich M, Fock V J. Phys. USSR 10 13 (1946)
  40. Tappert F D Lecture Notes Phys. 70 224 (1977)
  41. Кравцов Ю А, Орлов Ю И Геометрическая оптика неоднородных сред (М.: Наука, 1980); Kravtsov Yu A, Orlov Yu I Geometrical Optics of Inhomogeneous Media (Berlin: Springer-Verlag, 1990)
  42. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Механика (М.: Наука, 1965); Landau L D, Lifshitz E M Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1976)
  43. Makarov D, Prants S, Virovlyansky A, Zaslavsky G Ray and Wave Chaos in Ocean Acoustics (Singapore: World Scientific, 2010)
  44. Бреховских Л М, Годин О А Акустика слоистых сред (М.: Наука, 1989); Brekhovskikh L M, Godin O A Acoustics of Layered Media I, II (Berlin: Springer-Verlag, 1990, 1992)
  45. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Квантовая механика. Нерелятивистская теория (М: Наука, 1974); Landau L D, Lifshitz E M Quantum Mechanics. Non-Relativistic Theory (Oxford: Pergamon Press, 1977)
  46. Berman G P, Zaslavsky G M Physica A 97 367 (1979)
  47. Virovlyansky A L, Zaslavsky G M Phys. Rev. E 59 1656 (1999)
  48. Virovlyansky A L, Kazarova A Yu, Lyubavin L Ya Wave Motion 42 317 (2005)
  49. Virovlyansky A L J. Acoust. Soc. Am. 108 84 (2000)
  50. Colosi J A, Brown M G J. Acoust. Soc. Am. 103 2232 (1998)
  51. Garrett C, Munk W Geophys. Fluid Dyn. 3 225 (1972)
  52. Van Uffelen L J et al. J. Acoust. Soc. Am. 125 3569 (2009)
  53. Katsnelson B G et al. J. Acoust. Soc. Am. 126 EL41 (2009)
  54. Badiey M et al. J. Acoust. Soc. Am. 129 EL141 (2011)
  55. Munk W, Wunsch C Deep Sea Res. A 26 123 (1979)
  56. Munk W, Worcester P, Wunsch C Ocean Acoustic Tomography (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995)
  57. Cornuelle B et al. J. Phys. Oceanogr. 15 133 (1985)
  58. Munk W, Wunsch C Rev. Geophys. Space Phys. 21 777 (1983)
  59. Shang E C J. Acoust. Soc. Am. 85 1531 (1989)
  60. Jones R M, Shang E C, Georges T M J. Acoust. Soc. Am. 94 2296 (1993)
  61. Udovydchenkov I A, Brown M G J. Acoust. Soc. Am. 123 41 (2008)
  62. Wage K E et al. J. Acoust. Soc. Am. 117 1565 (2005)
  63. Worcester P F et al. J. Acoust. Soc. Am. 105 3185 (1999)
  64. Colosi J A et al. J. Acoust. Soc. Am. 105 3202 (1999)
  65. Colosi J A, Tappert F, Dzieciuch M J. Acoust. Soc. Am. 110 163 (2001)
  66. Worcester P F et al. J. Acoust. Soc. Am. 95 3118 (1994)
  67. Colosi J A, Flatté S M, Bracher C J. Acoust. Soc. Am. 96 452 (1994)
  68. Акуличев В А и др. Докл. РАН 417 693 (2007); Akulichev V A et al. Dokl. Earth Sci. 417 1432 (2007)
  69. Безответных В В и др. Акуст. журн. 55 374 (2009); Bezotvetnykh V V et al. Acoust. Phys. 55 376 (2009)
  70. Spindel R C et al. IEEE J. Ocean. Eng. 28 297 (2003)
  71. Baggeroer A B et al. (ATOC Consortium) Science 281 1327 (1998)
  72. Chirikov B V Phys. Rep. 52 263 (1979)
  73. Beron-Vera F J, Brown M G J. Acoust. Soc. Am. 114 123 (2003)
  74. Beron-Vera F J, Brown M G J. Acoust. Soc. Am. 115 1068 (2004)
  75. Морозов А Д Резонансы, циклы и хаос в квазиконсервативных системах (Ижевск: РХД, 2005)
  76. Budyansky M V, Uleysky M Yu, Prants S V Phys. Rev. E 79 056215 (2009)
  77. Uleysky M Yu, Budyansky M V, Prants S V Phys. Rev. E 81 017202 (2010)
  78. Улейский М Ю, Будянский М В, Пранц С В ЖЭТФ 138 1175 (2010); Uleysky M Yu, Budyansky M V, Prants S V JETP 111 1039 (2010)
  79. Rypina I I et al. Phys. Rev. Lett. 98 104102 (2007)
  80. Бреховских Л М и др. Акуст. журн. 36 824 (1990); Brekhovskikh L M et al. Sov. Phys. Acoust. 36 461 (1990)
  81. Гончаров В В, Куртепов В М Акуст. журн. 40 773 (1994); Goncharov V V, Kurtepov V M Acoust. Phys. 40 685 (1994)
  82. Смирнов И П, Карузерс Дж В, Хилько А И Изв. вузов Радиофизика 42 982 (1999); Smirnov I P, Caruthers J V, Khil'ko A I Radiophys. Quantum Electron. 42 864 (1999)
  83. Petukhov Yu V Acoust. Phys. 55 785 (2009)
  84. Kudo K, Monteiro T S Phys. Rev. E 77 055203(R) (2008)
  85. Чупров С Д Акустика океана. Современное состояние (Отв. ред. Л М Бреховских, И Б Андреева) (М.: Наука, 1982) с. 71
  86. Грачев Г А Акуст. журн. 39 67 (1993); Grachev G A Acoust. Phys. 39 33 (1993)
  87. Brown M G et al. J. Acoust. Soc. Am. 117 1607 (2005)
  88. Stöckmann H-J Quantum Chaos: An Introduction (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2000); Штокман Х-Ю Квантовый хаос: Введение (М.: Физматлит, 2004)
  89. Smirnov I P et al. Phys. Rev. E 72 026206 (2005)
  90. Берман Г П, Коловский А Р УФН 162 (4) 95 (1992); Berman G P, Kolovskii A R Phys. Usp. 35 303 (1992)
  91. Татарский В И УФН 139 587 (1983); Tatarskii V I Sov. Phys. Usp. 26 311 (1983)
  92. Virovlyansky A L, Zaslavsky G M Chaos 15 023301 (2005)
  93. Bäcker A, Ketzmerick R, Monastra A G Phys. Rev. Lett. 94 054102 (2005)
  94. Heller E J Phys. Rev. Lett. 53 1515 (1984)
  95. Itin A P, Neishtadt A I, Vasiliev A A Physica D 141 281 (2000)
  96. Нейштадт А И Тр. Матем. инст. им. В.А. Стеклова 250 198 (2005); Neishtadt A I Proc. Steklov Inst. Math. 250 183 (2005)
  97. Neishtadt A, Vasiliev A Nonlinearity 18 1393 (2005)
  98. Vainchtein D L, Neishtadt A I, Mezic I Chaos 16 043123 (2006)
  99. Leoncini X, Neishtadt A, Vasiliev A Phys. Rev. E 79 026213 (2009)
  100. Боголюбов Н Н, Митропольский Ю А Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний (М.: Физматлит, 1958); Bogoliubov N N, Mitropolsky Y A Asymptotic Methods in the Theory of Non-Linear Oscillations (Delhi: Hindustan Publ. Corp., 1961)
  101. Makarov D V, Uleysky M Yu Commun. Nonlin. Sci. Numer. Simul. 13 400 (2008)
  102. Макаров Д В, Улейский М Ю Акуст. журн. 53 565 (2007); Makarov D V, Uleyskiy M Yu Acoust. Phys. 53 495 (2007)
  103. Макаров Д В, Коньков Л Е, Улейский М Ю Акуст. журн. 54 439 (2008); Makarov D V, Kon'kov L E, Uleysky M Yu Acoust. Phys. 54 382 (2008)
  104. Neishtadt A, Vasiliev A Chaos 17 043104 (2007)
  105. Makarov D V, Sosedko E V, Uleysky M Yu Eur. Phys. J. B 73 571 (2010)
  106. Uleysky M Yu, Budyansky M V, Prants S V J. Phys. A Math. Theor. 41 215102 (2008)
  107. Grigorieva N S, Fridman G M, Palmer D R J. Comput. Acoust. 12 355 (2004)
  108. Hegewisch K C, Cerruti N R, Tomsovic S J. Acoust. Soc. Am. 117 1582 (2005)
  109. Kon'kov L E et al. Phys. Rev. E 76 056212 (2007)
  110. Leboeuf P, Voros A J. Phys. A Math. Gen. 23 1765 (1990)
  111. Макаров Д В, Коньков Л Е Нелинейная динамика 3 157 (2007)
  112. Makarov D V, Kon'kov L E, Uleysky M Yu Журн. Сиб. фед. ун-та Мат. и физ. 3 336 (2010)
  113. Keating J P, Prado S D Proc. R. Soc. Lond. A 457 1855 (2001)
  114. Kulkarny V A, White B S Phys. Fluids 25 1770 (1982)
  115. Кляцкин В И, Гурарий Д УФН 169 171 (1999); Klyatskin V I, Gurarie D Phys. Usp. 42 165 (1999)
  116. Froyland G et al. Phys. Rev. Lett. 98 224503 (2007)
  117. Bódai T, Fenwick A J, Wiercigroch M J. Sound Vibr. 324 850 (2009)
  118. Makarov D, Uleysky M J. Phys. A Math. Gen. 39 489 (2006)
  119. Makarov D V et al. Phys. Rev. E 73 066210 (2006)
  120. Gan C, Wang Q, Perc M J. Phys. A Math. Theor. 43 125102 (2010)
  121. Kolovsky A R Phys. Rev. E 56 2261 (1997)
  122. Заславский Г М УФН 129 211 (1979); Zaslavskii G M Sov. Phys. Usp. 22 788 (1979)
  123. Berry M V, Robnik M J. Phys. A Math. Gen. 17 2413 (1984)
  124. Izrailev F M Phys. Rep. 196 299 (1990)
  125. Brody T A Lett. Nuovo Cimento 7 482 (1973)
  126. Berry M V, Keating J P, Prado S D J. Phys. A Math. Gen. 31 L245 (1998)
  127. Berry M V, Keating J P, Schomerus H Proc. R. Soc. Lond. A 456 1659 (2000)
  128. Вировлянский А Л, Заславский Г М Акуст. журн. 53 329 (2007); Virovlyanskii A L, Zaslavskii G M Acoust. Phys. 53 282 (2007)
  129. Virovlyansky A L, Kazarova A Yu, Lyubavin L Ya J. Acoust. Soc. Am. 121 2542 (2007)
  130. Virovlyansky A L, Kazarova A Yu, Lyubavin L Ya J. Acoust. Soc. Am. 125 1362 (2009)
  131. Colosi J A, Flatté S M J. Acoust. Soc. Am. 100 3607 (1996)
  132. Вировлянский А Л Изв. вузов Радиофиз. 46 555 (2003); Virovlyansky A L Radiophys. Quantum Electron. 46 502 (2005)
  133. Тихонов В И, Миронов М А Марковские процессы (М.: Советское радио, 1977)
  134. Gardiner C W Handbook of Stochastic Methods for Physics, Chemistry, and the Natural Sciences (Berlin: Springer-Verlag, 1985); Гардинер К В Стохастические методы в естественных науках (М.: Мир, 1986)
  135. Rypina I I, Brown M G J. Acoust. Soc. Am. 122 1440 (2007)
  136. Вадов Р А Акуст. журн. 52 448 (2006); Vadov R A Acoust. Phys. 52 377 (2006)
  137. Dushaw B D IEEE J. Ocean. Eng. 24 215 (1999)
  138. Spiesberger J L, Metzger K J. Geophys. Res. 96 (C3) 4869 (1991)
  139. Virovlyansky A L J. Acoust. Soc. Am. 113 2523 (2003)
  140. Вировлянский А Л Акуст. журн. 51 330 (2005); Virovlyansky A L Acoust. Phys. 51 271 (2005)
  141. Virovlyansky A L, Zaslavsky G M Chaos 10 211 (2000)
  142. Морозов А К, Колоси Д А Акуст. журн. 51 386 (2005); Morozov A K, Colosi J A Acoust. Phys. 53 335 (2007)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение