Что такое рж в физике
Перейти к содержимому

Что такое рж в физике

  • автор:

Физика без информации!

Вряд ли сходу многие со мной согласятся, что обеспечение информацией в области физики стало хуже по сравнению с 1970–1980-ми годами. А Интернет? Там всё или почти всё есть. Но скажите, много ли журналов вы там читаете или хотя бы просматриваете? Четыре–пять основных — и всё. Часто ли вы бываете в библиотеке, есть ли там нужные вам журналы? Больше информации мы получаем на конференциях, но все ли мы в них участвуем, особенно в зарубежных? Да и наши-то недёшевы. А как мы ссылаемся в своих статьях — также на 4–5 известных нам источника, ну и, конечно, классиков. Об остальных мы просто не знаем. Да и по этим, нам известным, мы ссылаемся на работы последних лет. Найти ссылку на ранние работы уже требует времени, и не у каждого есть желание так его потратить. А авторские или предметные тематические указатели отсутствуют.

Мы как бы вернулись в XIX век, когда читали выходившие 4–5 журналов и рассылали свои статьи почтой 3–4 коллегам, работавшим в соответствующей области. Сейчас тоже, бывает, рассылаем почтой, только электронной.

С тех пор как деградировал (см. рис. 1) Реферативный журнал ВИНИТИ, мы перестали иметь постоянный ежемесячный источник информации.

Рис. 1. Тиражи РЖ «Физика», 1985–2012 гг.

Рж «физика» оказывается, ещё выходит, но тиражом в 24 экземпляра, из которых 16 — обязательные экземпляры, поступающие в Российскую книжную палату, РГБ, РНБ, ГПНТБ, ГПНТБ СО РАН, МГУ, БАН, БЕН, ВИНИТИ и ещё несколько библиотек. Но стоит ли жалеть об этом, если количество документов в нем упало, по сравнению с 1985 г., на 40% (рис. 2), а ведь с тех пор прошло почти 30 лет, и наполнение даже по самым скромным подсчетам должно было увеличиться почти в 2 раза. А мы видим, что с середины 2012 г. Рж «физика» уже не в трех, а в двух частях, а Рж «Химия», изначально базовый для ВИНИТИ, выходит уже не два раза в месяц, а один, а его наполнение тоже упало на 40% по сравнению с тем же 1985 г.

Рис. 2. Наполнение Сводного тома РЖ «Физика», 1954–2012 гг.

Не утешает даже то, что в ВИНИТИ Рж «физика» числится в передовиках, т.к. наполнение Рж «Автоматика и радиоэлектроника» или «Машиностроение» с «Транспортом» упало еще больше — почти в 3 раза. Так же обстоит дело и с оперативностью — 3,5–4 месяца в 1980-х гг. и 8–10 и более месяцев в настоящее время (оперативность — промежуток времени от поступления источника в ВИНИТИ до получения Рж читателем). В Интернете, конечно, «есть всё», но найти это «всё» — сколько же надо времени! Вот эту работу по поиску и систематизации информации заменял нам Реферативный журнал и, по мнению идеологов развития ВИНИТИ 1970-х гг., должен был выполнять Автоматизированный банк данных (АБнД). Он начал формироваться в нынешнем виде с 1983 г. К сожалению, настоящего АБнД не получилось. Большие лакуны в наполнении, обусловленные отсутствием референтов по многим разделам рубрикатора делают АБнД ВИНИТИ бесполезным для серьезной исследовательской и наукометрической работы.

По нашим оценкам, в настоящее время в АБнД ВИНИТИ находятся множество разрозненных документов из различных источников, в основном из периодических изданий. Многие из них трудно идентифицировать при автоматическом поиске, т.к. в БД неправильно занесены их параметры. Особенно это касается наполнения восьмидесятых–первой половины девяностых годов. Последнее можно продемонстрировать фрагментом из БД физика 1983–1985 гг.:

Письма в жТф — латинская буква

Письма в жТф — два пробела

Письма в жЭТф — два пробела

Письма в жТф — два пробела

Письма в жЭТф — латинская буква

Письма в Австрон. ж.

Письма в Астрон, ж.

Письма в Астрон. Ж.

Письма в астрон. ж.

Письма в Астрон. ж.

Письма в Астроном. ж.

Письма в Астрон. ж.

В стольких вариантах записано название трех источников в АБнД ВИНИТИ. Неправильное же написание источника не дает возможности его поиска в автоматизированном режиме.

Сказанным выше мы хотим показать, что положение с АБнД ВИНИТИ не так радужно, как пытается представить руководство Института в своих рекламных статьях. Оно, скорее, ужасно. Банк ВИНИТИ не выдерживает сравнения с зарубежными БД, в том числе и по наполнению. Так, даже в химической БД Chemical Abstracts, по формату которой и создавался Банк ВИНИТИ, содержится около 7 млн. документов по физике. В то время, как в АБнД ВИНИТИ по физике их всего около 2,2 млн. Отметим, что с сегодняшними скудными ресурсами по подписке нечего и пытаться отразить весь мировой поток, как это делал «Советский РЖ» ВИНИТИ. Времена не те.

В то же время сегодня в ВИНИТИ РАН сложилась такая ситуация, что мы можем потерять и то немногое, что еще у нас есть. Сегодня АБнД ВИНИТИ — национальный ресурс, который остался без присмотра. Огромный массив, а вместе с ним материальная и технологическая база, находятся на грани утраты, что случилось ранее с магнитоленточной службой ВИНИТИ, которая имела около 10 млн. документов. Может быть, реформа РАН поможет изменению ситуации.

У меня сейчас нет намерения рецензировать, исследовать и искать ляпы в действиях руководства ВИНИТИ. Это сделано ранее (Советский физик, 2010, № 2). Статья вызвана беспокойством об информационном обеспечении физики в его русскоязычной части. Проведенный в 2011 г. анализ показал, что найденное нами по различным источникам количество русскоязычных работ по акустике в 30 раз превышает их отражение в Рж ВИНИТИ. В некоторых номерах Рж русскоязычные работы совсем отсутствуют. Создается такое впечатление, что ВИНИТИ, который получает обязательный экземпляр всех научных изданий Рф, видимо, предпочитает не печатать в Рж русскоязычные работы. Этому у нас есть объяснение — они оплачиваются гораздо хуже, чем зарубежные, и нештатные сотрудники их не берут, а штатные сотрудники не в состоянии обработать такой массив информации, да и квалификация часто не позволяет.

Руководство МГУ предлагает больше печататься в зарубежных журналах — это повысит рейтинг университета. Мы согласны. Раз уж решили подняться со дна и быть конкурентоспособными на внешнем рынке, то это одно из возможных направлений. Но как быть с тем, что тираж русскоязычных научных изданий стал штучным? Посмотрим хотя бы на «Успехи физических наук» (рис. 3). Уж где бы, казалось, престижнее напечататься физику в нашей стране! Ан нет, тираж УФН на сегодня — 500 экземпляров. И это на всех физиков страны! А ведь было 4000 экземпляров. Гораздо хуже ситуация по другим академическим журналам. Их тираж — 100–150 экземпляров и, пожалуй, только «Вестник РАН» имеет более 2 тысяч. Впрочем, тут есть свое объяснение.

Рис. 3. Тиражи журнала «Успехи физических наук», 1985–2013 гг.

Банк данных ВИНИТИ, который создавался как банк для охвата всей мировой научной продукции, в настоящее время в России уже не создать, да он сейчас и не нужен, т.к. за рубежом выполнили это по своей части. В доступе БД CAS, SCOPUS, INSPeC, Web of Science, интернет-ресурс Google Scholar и др. Русскоязычной же части в них практически нет. Так, по свидетельству зибаревой, Круковской, Бузника (2006. Инна В. зибарева, Надежда В. Круковская, Вячеслав М. Бузник «Chemical abstracts» в сети StN: БД для библиометрического исследования российской химической науки) российские журналы составляют всего 4% наполнения БД CaS. В других зарубежных БД на сегодня положение ещё хуже, и мы могли бы быть монополистами этого ресурса, если бы его имели. Хороший был бы повод для взаимовыгодного сотрудничества.

Конечно, русскоязычная часть, которая начала выпускаться с 1953 г. в составе документов Рж ВИНИТИ в виде печатного издания сейчас получается удивительно дорогой и не находит своего покупателя и читателя. Но в настоящее время это уже и не требуется. Следует перевести наполнение, которое удачно отражал «советский» Рж ВИНИТИ в разнообразные новые электронные продукты, в том числе и с опубликованием их в Интернете. Такой интернет-продукт, например, по акустике можно посмотреть на сайте http://akinfo.ru/. Другой пример — перевод в цифровую форму полных комплектов научных журналов — УфН (http://ufn.ru/) или Акустического журнала (http://www.akzh.ru/).

Спрос не только на текущую, но и на ретроспективную научную литературу в нашей стране подтверждается спросом на «Акустический журнал», архив которого за все годы в полнотекстовом варианте выложен в Интернет (http://www.akzh.ru/) меньше года назад. В месяц просмотры достигают 10 тыс. документов при сопоставимом их числе в архиве. Иными словами, в среднем ежемесячно просматривается каждый документ. Увеличивается количество ссылок на него.

Уже несколько лет выложен в Интернет журнал «Успехи физических наук — УФН» (http://ufn.ru/) и также в свободном доступе, и в полнотекстовом режиме. У него просмотры в месяц превышают 100 тысяч. К сожалению, как раз на его примере можно убедиться, как теряется наше научное наследие. УфН выходит с 1918 г., но лишь с 1947 г. идет удовлетворительное наполнение на его сайте, т.е. присутствуют почти все номера, хотя до 1974 г. и встречаются пропуски. Ранние же годы потеряны, 1918–1923 гг. представлены семью номерами (рис. 4).

Рис. 4. Наличие на сайте журнала УФН номеров 1918–1923 гг.

Это значит, что в стране уже не нашлось хотя бы одного экземпляра пропущенных номеров журнала. Безвозвратная потеря! Другие полные комплекты русскоязычных физических журналов, имеющих длительную историю в Интернете, отсутствуют. Для некоторого количества научных журналов есть полные комплекты последних лет, их библиография вместе с резюме и списком литературы представлена в Научной электронной библиотеке http://elibrary.ru/.

Еще одна проблема ВИНИТИ — нештатные научные сотрудники, которые в прежние времена и создавали Реферативный журнал. Они остались в ВИНИТИ только на бумаге в штатном расписании. Так, в ОНИ по физике ВИНИТИ работает, по сути, всего несколько человек.

И вот в связи с этим наше предложение. физический факультет МГУ мог бы взять на себя обеспечение физиков информацией вместо прежнего ВИНИТИ. Первый шаг к этому сделала кафедра акустики, выложив в Интернет все номера «Акустического журнала» и с этого года начав вести сайт текущих русскоязычных публикаций «Акустика. Сигнальная информация». У физического факультета есть всё для этого — материальные ресурсы, технология, а главное люди, научные работники высокой квалификации, а также студенты и аспиранты. Нельзя как посторонним смотреть на свершившуюся гибель такого колосса, как ВИНИТИ. Мы сами обязаны позаботиться о себе, т.е. о физике, но также мы могли бы возглавить информационное обеспечение по физике в русскоязычном мире. В какой-то мере — это наша миссия. Мы теряем и, говоря точнее, за последние четверть века уже потеряли в Рж ВИНИТИ мировой поток научной литературы. Однако силами зарубежных специалистов он не утрачен в их части. Но мы рискуем потерять, если еще не потеряли, наше русскоязычное наследие! Его нет в зарубежных базах данных.

Сейчас для физического факультета сложилась уникальная возможность по расширению сферы своей деятельности, которая, безусловно, вызовет широкий резонанс и благодарность научного сообщества. Полнота отражения в новой базе достижений сотрудников МГУ будет содействовать и повышению рейтинга Московского университета.

снс В.Г. Шамаев, кафедра акустики

Рж 18н. физика твердых тел (электрические свойства)

Журнал «Рж 18н. физика твердых тел (электрические свойства)»— периодическое научное издание, имеет 12 выпусков в год. Страна и город распространения — Россия, Москва. Не входит в перечень ВАК. Расценки на подписку, способы доставки можно уточнить на официальном сайте журнала. Если вы считаете, что информация устарела, или видите ошибку — пожалуйста, сообщите нам.

Срочные переводы научных статей и рукописей! Жми!
Быстро переводим технические, гуманитарные и юридические академические тексты!
Узнать больше firstedu.ru
Яндекс.Директ

Полное название: Рж 18н. физика твердых тел (электрические свойства)
Издатель: Всероссийский институт научной и технической информации Российской академии наук
Год основания: 1990
Выпусков в год: 12
Импакт-фактор JCR: нет
Импакт-фактор РИНЦ 2014: нет
Страна: Россия
Город: Москва
Регион: Москва
www: http://www.viniti.ru/pro_ref_el.html
ISI: нет
SCOPUS: нет
РИНЦ: нет
Доступный архив:
Реферативный: да
Мультидисциплинарный: нет

Срочные переводы научных статей и рукописей! Жми!
Быстро переводим технические, гуманитарные и юридические академические тексты!
Узнать больше firstedu.ru
Яндекс.Директ
Поделиться
Поделиться

  • Рж 18е. физика твердых тел (структура и динамика решетки)
  • Рж 18с. физика твердых тел (магнитные свойства)
  • Рж 18г. физика плазмы
  • Рж 04н1. онкология экспериментальная
  • Рж 04н3. онкология (терапия опухолей)

Реклама

Лента новостей

Уже до конца 2015 года в России может появиться национальный центр ISSN

Дипломные работы и диссертации защитят от плагиата

Число диссоветов в российских вузах значительно уменьшится

Принцип защиты в аспирантуре может измениться

Диссертации известных новосибирцев были неуникальными

Появится новый российский госстандарт для аспирантуры

Что такое рж в физике

Проблемы существования
сводного тома РЖ «Физика» ВИНИТИ

Начало издания в 1953 г. Реферативного журнала (РЖ) в СССР решало важную задачу — создание условий для развития науки не только в крупных городах, где все-таки был доступ к мировой научной литературе, но и в городах и научных центрах — далеко не крупных. В основу РЖ для выполнения этой задачи, был положен русскоязычный реферат. В то время сколько-нибудь активное владение иностранными языками, в особенности английским языком, почти не изучавшимся в отечественной средней школе, на котором печаталось подавляющее количество научных статей (по физике до 80%) [1], было редкостью. В этой обстановке русскоязычные рефераты, сгруппированные по тематическим выпускам, а внутри них по рубрикам, были удачно выбранной формой информационного обслуживания.
Тезис — «лучше что-то, чем ничего», прекрасно себя оправдывал на протяжении четверти века. К этому же тезису отдел физики ВИНИТИ вернулся в середине 1990-х гг., но уже в совершенно других условиях. Финансирование, вполне достаточное в 1950–1970-х, уже недостаточное в 1980-х, к началу 1990-х гг. еще раз резко сократилось. Уехали на заработки за границу или занялись другой деятельностью далеко не самые худшие редакторы и референты. Оставшихся же вовсе не удовлетворяли расценки за реферирование в рамках галопирующей инфляции. В сложившихся условиях Редколлегией было принято решение помещать в РЖ ВИНИТИ «Физика» и «Астрономия» оригинальные резюме статей из англоязычных журналов. Это было спасением — почти все выпуски РЖ после спада в 1992 г. смогли удержать свое наполнение; с читателями-физиками проблем не возникло — в 1970–1980-х гг. в науку пришло новое поколение, хорошо владеющее, по крайней мере, техническим английским языком.
Качество любого реферативного журнала зависит от многих факторов: от оперативности отражения публикаций, полноты охвата заявленной тематики и основных изданий, степени разработанности справочного и поискового аппарата (указателей, рубрикаторов), глубины и, не в последнюю очередь, адекватности рубрицирования и, особенно, от квалификации референтов и редакторов и связанного с этим качества составляемых рефератов.
В дополнение к перечисленным ранее формальным факторам мы должны добавить, что большое, если не определяющее, значение имеет, конечно, оценка качества читателями. Это в завуалированной форме выражает антропный принцип, который известный советский космолог А.Л. Зельманов много лет читавший лекции на астрономическом отделении факультета выразил очень ярко: «…Мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без свидетелей» [2]. До конца 1980-х гг. качество для Реферативного журнала ВИНИТИ, в который входит Сводный том «Физика» можно было определить по числу подписчиков и количеству заказанных копий первоисточников. Напомним, что Сводный том, состоявший до 2008 г. из двух частей, а с 2009 г. — из трех, в лучшие времена отражал в год более 100 тыс., а ныне — около 80 тыс. документов. Тематика отдельных выпусков, как и их название, также менялись с течением времени. Сводный том состоит в настоящее время из 14 отдельных выпусков, по соответствующим направлениям исследований современной физики, см. табл. 1.

Таблица 1. Шифры и названия выпусков РЖ

Название и шифр выпуска РЖ

Физика твердых тел (Структура и динамика решетки) – 18Е

Оптика и лазерная физика – 18Л

Общие вопросы физики и физического эксперимента – 18А

Радиофизика и физические основы электроники – 18Ж

Физика твердых тел (Электрические свойства) – 18Н

Физика газов и жидкостей. Термодинамика и статистическая физика – 18И

Физика твердых тел (Магнитные свойства) – 18С

Ядерная физика и физика ядерных реакторов – 18 В

Физика элементарных частиц и теория полей – 18 Б

Физика плазмы – 18Г

Физика нанообъектов и нанотехнология – 18У

Рассмотрим таблицу 2. В ней показаны тиражи Сводного тома РЖ «Физика» с 1985 по 2010 гг.

Таблица 2. Тиражи и стоимость подписки на Сводный том РЖ «Физика»

Год выпуска сводного тома РЖ Физика

Стоимость подписки на 6 мес. (руб.)

Год выпуска сводного тома РЖ Физика

Стоимость подписки на 6 мес. (руб.)

Сходная тенденция присуща выпускам РЖ и по другим тематикам. Огромный Институт информации с начала 1990-х гг. занимается, фактически, только переработкой информации, а никак не ее распространением. Легко также видеть, что каждое увеличение стоимости подписки значительно уменьшало число подписчиков. Неправильная ценовая политика вела каждый раз и к потере выручки (если учесть инфляцию) и, фактически, привела к уничтожению Реферативного журнала как информационного источника для широкого круга научных работников. Для характеристики сегодняшнего положения ВИНИТИ хорошо подходит цитата из стихотворения Э. Багрицкого — «Мы — ржавые листья на ржавых дубах… Чуть ветер, чуть север — и мы облетаем». Распад СССР — это, конечно, не «чуть», но смысл эти строки хорошо передают. ВИНИТИ пока еще не «облетел» и, как символ передовой науки бывшего СССР, Реферативный журнал ВИНИТИ все еще выходит, но надолго ли сохранится такое положение, и что надо делать, чтобы переломить ситуацию?
В ответ на этот вопрос обратимся к двум из определяющих факторов, характеризующих качество РЖ, — полноте охвата тематики и оперативности. На рис. 1 мы видим, что до 1990 г. количество документов, обрабатываемых для выпусков РЖ «Автоматика и радиоэлектроника», «Математика», «Физика», «Химия», ежегодно неуклонно увеличивалось, затем наступил застой и далее с 1992 года — резкое уменьшение. Причины ясны — переход к рыночным отношениям в нашей стране. Он привел к резкому спаду как в подписке на зарубежные издания, что отразилось на количестве приходящих в отраслевые отделы ВИНИТИ документов, так и на возможности обработки все-таки поступивших. За небольшой период времени количественный состав отдела научной информации по физике уменьшился почти в 4 раза, а нештатный состав и того более. Качество обработки в силу этого также упало. С начала 1990-х гг. наполнение рубрик определяется уже не количеством материала, а наличием действующих референтов и редакторов. Так, в выпуске РЖ «Акустика» 1990 года годовое наполнение — 4283 документа, а в 2008 году — 1318 документов при фактическом отсутствии полноценного тематического научного редактора.

Рис. 1. Наполнение выпусков РЖ в 1953–2008 гг.

Одним из важнейших при подготовке реферативных изданий является требование минимизации сроков отражения первоисточников, т. е. сроков от поступления документов в реферативную службу до предоставления информации читателю. Здесь мы не будем касаться промежутка времени от момента выхода издания до получения их ВИНИТИ, хотя хорошие реферативные службы как, например, CAS или INSPEC напрямую работают с основными издательствами и, зачастую, получают материал одновременно с направлением реферируемого издания в типографию. Обратим здесь внимание на то, что для ВИНИТИ практически всегда сроки отражения были чрезвычайно большими. В 1959 г. они достигали 14 месяцев, в 1964 г. сократились до 6,4 мес., а к концу 1970-х гг. до 3,5–4 мес. [1]. На самом деле, для значительной части литературы эти сроки не должны бы превышать 1,5–2 месяцев, чтобы обеспечивать научные исследования реальной информационной поддержкой.
Оперативность отражения публикаций на примере 2009 г. демонстрируется на рис. 2. Анализ приведенной информации показывает, что 86% массива БД-2009 обеспечивается документами 2006–2008 гг. выпуска и только 12,5% — 2009 г., что свидетельствует о низкой оперативности. Большой интерес в физико-математических науках к ретроспективной информации относится к действительно значимой информации, ценность которой непреходяща. Текущая же информация должна предоставляться незамедлительно, иначе, перефразируя высказывание нобелевского лауреата Вернера Гейзенберга, то, что мы получаем, читая РЖ ВИНИТИ, — это не сама природа, а ее устаревшая копия.

Рис. 2. Распределение статей по годам издания, отраженных в РЖ «Физика» в 2009 г.

Таковы совсем не оптимистические результаты работы по подготовке РЖ и БД «Физика» за последние два десятилетия. Но они могли бы быть еще более печальными, если бы коллектив отделения научной информации по физике и астрономии ВИНИТИ РАН не пытался всячески уменьшить последствия разрушительных для российской науки реформ 1990 х гг., проанализированных в книге Г.С. Хромова, выпускника астрономического отд. МГУ [3].
На заданный же ранее вопрос — «что надо делать, чтобы переломить ситуацию», можно ответить так. Удручающее положение со штатным и нештатным составом, занятым подготовкой РЖ и БД «Физика», наводит на мысль о необходимости в современных условиях переводить подготовку этого и подобного ему изданий в крупные учебно-научные центры. Особо не задумываясь можно в первую очередь назвать Московский государственный университет, где сосредоточены высококлассные учебно-научные кадры и идет постоянное пополнение штатного состава из числа студентов и аспирантов.
Реализация такого предложения даст возможность не только сохранить существующее информационное обеспечение через РЖ (а оно по прежнему необходимо, в том числе и для пополнения банков данных), но и значительно улучшить его качество. Логично также начать производство многих других информационных продуктов, которые сейчас отсутствуют в электронной форме и организацию к ним ко всем доступа через Интернет. Возможно, также организовать подготовку электронных и печатных журналов и книг, в том числе возродить и пользовавшуюся большим успехом серию «Итогов науки и техники», ранее издававшуюся ВИНИТИ и хорошо знакомую старшему поколению.
Теперь наши предложения по изменению порядка и технологии подготовки научной информационной продукции в сотрудничестве с МГУ.
Основная посылка заключается в привлечении сначала некоторых факультетов МГУ к обработке, а в дальнейшем, конечно, и формированию информационных продуктов в области естественных наук.
В настоящее время весь цикл формирования традиционных информационных продуктов заключается в следующем:
— получение научной литературы разного вида (периодические издания, книги, патенты, депонированные издания и др.),
— структурирование описания полученной литературы (расчленение на элементы библиографического описания), распределение по тематикам,
— научная обработка материала (реферирование и редактирование, включая рубрицирование и снабжение ключевыми словами),
— выполнение технологического цикла (набор в технологическую базу данных, снятие с нее информационных продуктов: сигнальной информации, реферативного журнала, электронного РЖ, наращивание информационного банка данных);
— тиражирование печатных и электронных изданий.
На 1-м этапе можно просить факультеты, которые заинтересуются проектом, выполнять функции научной обработки, т. е. реферирования и редактирования по определенным тематикам, которые в ВИНИТИ сейчас чрезвычайно плохо обеспечены.
ВИНИТИ мог бы предоставлять ксерокопии статей по этим тематикам, проводить на начальном этапе обучение сотрудников «таинствам» работы как референта, так и научного редактора, и оплачивать работу (по своим небольшим расценкам). Вся дальнейшая работа по техническому редактированию, изготовлению оригинал-макетов изданий, печатанию тиражей на этом этапе будет выполняться в ВИНИТИ. Заинтересованность ВИНИТИ заключается в привлечении жизненно необходимых научных кадров для поддержания РЖ в переходный период.
На 2-м этапе ВИНИТИ только предоставляет литературу, а факультеты, участвующие в проекте, берут на себя всю редакционно-реферативную часть по всем разделам соответствующей науки, а параллельно с этим начинают переводить к себе и технологический цикл. Эти факультеты, тем самым, становятся основным генерирующим информационным центром РФ в своей области, а по русскоязычной литературе, думается, что и в мире.
На 3-м этапе факультеты берут на себя полный цикл подготовки БД и выпуска электронных информационных продуктов и печатного РЖ. Необходимо будет решить вопрос с получением литературы, например, через Центральную библиотеку МГУ. Этап на самом деле вынужденный в связи с ясно видимой нарастающей нехваткой финансирования ВИНИТИ.
На 4-м этапе можно будет обсуждать вопрос расширения действия проекта на все естественные, технические, экономические и социальные науки, а также медицину (ведь это направление тоже есть теперь в МГУ) для чего МГУ имеет большой потенциал в лице прекрасно подготовленного и постоянно пополняемого научного персонала.
Реализация такого предложения даст возможность не только сохранить существующее информационное обеспечение через РЖ, но и значительно улучшить его качество. Несомненно, следует также рассматривать работу в этом направлении и с установлением взаимовыгодного сотрудничества с интернет-поисковиками, такими как Google, Yandex, Rambler и т. п. Известно, что Google проявляет значительный интерес к такого рода работе.
Ну а что же ВИНИТИ? Создание единого государственного научно-информационного центра — ВИНИТИ РАН — было в 1950-е гг. прогрессивным шагом, но в силу рассмотренных выше обстоятельств, сегодня ВИНИТИ уже не в состоянии выполнять в полном объеме возложенные на него задачи. ВИНИТИ, по нашему мнению, следует сосредоточиться на обслуживании ретроспективного банка данных, который требует существенной актуализации как в чистке наполнения, особенно в ключевых словах, которые в основной своей части требуют унификации и исправления в них ошибок, так и в приведении интерфейса доступа к современному виду с использованием соответствующих удобных инструментов поиска и вывода информации.
Удастся ли что-либо сделать — бог весть. Мы же со своей стороны не только привлекаем к проблеме существования РЖ «Физика» внимание, но и пытаемся противодействовать, в том числе и этой статьей, резко нарастающей деградации в информационном обеспечении научных исследований.

1. Черный А.И. Всероссийский институт научной и технической информации. — М.: ВИНИТИ, — 2005. — 316 с.
2.
Зельманов А.Л. Некоторые философские аспекты совре-менной космологии и смежных проблем физики. — М.: Наука, — 1970. — 396 с.
3.
Хромов Г.С. Наука, которую мы теряем. — М.: Космо-синформ, — 1995. — 106 с.

В.Г. Шамаев,
зав. отделением научной информации
по проблемам физики и астрономии ВИНИТИ РАН,
выпускник физфака 1971 г.

1 Например, в 1988 г., когда автор пришел на работу в ВИНИТИ, на гонорар за написание одного реферата можно было совершить 70 поездок на метро, а сейчас — едва ли одну.
2 Стоимость подписки в то время была низкой и, главное, стабильной, и число подписчиков определялось только их заинтересованностью в предоставляемой информации.
3 У Гейзенберга – «то, с чем мы имеем дело при наблюдении, это не сама природа, но природа доступная нашему методу задавать вопросы».

Уравнения возмущeнных движений структурно-неоднородных планет Текст научной статьи по специальности «Физика»

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Темнов Александр Николаевич, Гевлич Александр Львович

Получены и проанализированы уравнения малых движений невращающейся планеты, состоящей из гравитирующей сферической твердой оболочки — мантии , самогравитирующей жидкости и гравитирующего сферического твердого ядра. Показано, что рассматриваемая механическая система, обладающая изначально бесконечным числом степеней свободы, может быть сведена к колебательной системе с конечным числом степеней свободы; проведено сравнение результатов вычислений с известными литературными данными.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Темнов Александр Николаевич, Гевлич Александр Львович

Свободные колебания и вынужденные движения гравитирующего вязкого ядра Земли под действием притяжения Луны и Солнца

Квантование лунной гравитации (энергии приливной волны) в земной оболочке и «Квантовая» основа силы упругости

Осесимметричные колебания оболочки, частично заполненной жидкостью, вытекающей через заборное устройство

Инерционно-плазменная гипотеза собственного магнитного и электрического полей Земли
Вириальный подход к решению задачи о глобальной динамике Земли
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Уравнения возмущeнных движений структурно-неоднородных планет»

А. Н. Т е м н о в, А. Л. Г е в л и ч

УРАВНЕНИЯ ВОЗМУЩЕННЫХ ДВИЖЕНИЙ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНЫХ ПЛАНЕТ

Получены и проанализированы уравнения малых движений невра-щающейся планеты, состоящей из гравитирующей сферической твердой оболочки —мантии, самогравитирующей жидкости и гра-витирующего сферического твердого ядра. Показано, что рассматриваемая механическая система, обладающая изначально бесконечным числом степеней свободы, может быть сведена к колебательной системе с конечным числом степеней свободы; проведено сравнение результатов вычислений с известными литературными данными.

Ключевые слова: строение планет, внешнее ядро, внутреннее ядро, мантия, собственная частота, парциальные частоты.

Успехи сейсмологии в начале прошлого столетия поставили точку в споре о структуре недр Земли. В 1936 г. И. Леман показала, что ядро состоит из двух частей — жидкого внешнего и внутреннего твердого ядер. В 1960 г. Л. Шлихтер обнаружил фундаментальную моду колебаний внутреннего ядра при изучении записей Чилийского землетрясения [1]. Отечественные исследования динамики смещений твердого ядра были начаты Ю.Н. Авсюком и А.С. Мониным [2,3]. В последние годы благодаря космическим исследованиям и радиолокации появились гипотезы, что подобное строение имеют ядра и других планет (Венера, Меркурий) [4]. В настоящей статье приведены результаты исследований, доложенные на 5-й Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» [5].

Постановка задачи. Рассмотрим механическую систему, состоящую из твердого тела с полостью, заполненной идеальной однородной несжимаемой жидкостью, и плавающего в ней твердого ядра, находящуюся во внешнем поле массовых сил, описываемых (на единицу массы притягиваемых тел) силовой функцией U(e). Будем считать, что силы взаимодействия между частицами твердого тела и жидкости подчиняются закону тяготения Ньютона. Рассмотрим модельную задачу о возмущенных движениях гравитирующих тел, в которой учитываются только поступательные движения твердой оболочки (мантии) ядра и возникающее при этом движение жидкости.

Введем неинерциальную систему отсчета C0X1X2X3, начало которой совпадает с центром масс (ц.м.) системы в невозмущенном движении, совершающую поступательное движение с ускорением а0 относительно некоторой инерциальной системы отсчета. Примем, что

невозмущенное движение ц.м. системы описывается уравнением

где М — масса всей планеты; и^ — силовая функция внешнего поля массовых сил, отвечающая невозмущенному движению; т* — общий объем областей, занятых ядром, жидкостью и мантией; р — плотность соответствующей среды: ядра ря, жидкости рж, мантии рм;

V = У2 ек ——оператор Гамильтона; ек — орты осей С0х. Положе-

ние твердой оболочки и ядра в возмущенном движении относительно системы координат С0х1х2х3 зададим векторами гим(¿), гия(£), проекции которых на оси О0Хг есть обобщенные координаты, определяющие положение ц.м. оболочки и ядра. Расположение частиц жидкости в возмущенном движении определим эйлеровыми координатами х^(£), г = 1, 2, 3, а смещение частиц — полем смещений с компонентами ад»(х,£), г = 1, 2, 3. Скорости точек системы обозначим г7м(£), г7я(£), ■у(х,£), х = (х1,х2,х3).

Для получения уравнений движения воспользуемся уравнениями Лагранжа 2-го рода, которые в рассматриваемом случае могут быть записаны в виде [6]

= Q % = w», j = 1, 2, 3; . . = 1 2 3 m dtöq3 dqj Чз, qj = wMг , j = 4 ,5 ,6; ‘ , ‘ 1,2,3 ,

d д3 д3 dU 1 dp

дх3 дх3 рж дх/ 3 , , ()

К уравнениям (1), (2) необходимо добавить соотношения, выражающие действия внутренних и внешних связей, наложенных на частицы жидкости, т.е. уравнение неразрывности и граничные условия:

V• Пм = -м • Пм на ^м(^), (3)

V• пя =-я • пя на $я(£),

где пм, пя — внешние нормали к области занимаемой жидкостью, т.е. к подвижным поверхностям оболочки £м и ядра Бя. В уравнениях (1), (2) Т — кинетическая энергия системы

Т = 2 Мм-02 + 2 Мя-я2 + рж^г; (4)

Мм, Мя — массы мантии и ядра; Qi — обобщенные силы, которые в рассматриваемой постановке обусловлены внутренними и внешними

гравитационными силами, а также силами инерции; рж — плотность жидкости; ^ = у2/2 — удельная кинетическая энергия жидкости; р(г*, £) — множитель Лагранжа, являющийся одновременно гидродинамическим давлением; т — область, занимаемая жидкостью; и — силовая функция внешних и (е) и внутренних и « гравитационных сил, действующих на частицы жидкости, представленная в виде

где ия = ия (г, £) — силовая функция гравитирующего ядра; иж = = иж(г, ¿) — силовая функция гравитирующей жидкости; им = им(г, ¿) — силовая функция оболочки. Функцию и(е)(ж, ¿) будем считать заданной, а функции ия, иж, им неизвестными, зависящими от движения ядра, оболочки, частиц жидкости, которые и подлежат определению.

Таким образом, для вывода уравнений необходимо иметь решения гидродинамической задачи для поля скоростей и гравитационных задач для силовых функций.

Гидродинамическая задача. Подстановка выражения для кинетической энергии в уравнение (2) приводит к уравнениям Эйлера идеальной жидкости. Предположив, что движение жидкости в полости несущего тела (твердой оболочки) потенциально, представим вектор скорости частиц жидкости в виде

где ^(ж, ¿) — потенциал абсолютных скоростей жидкости, являющийся в рассматриваемом случае движения тел решением задачи Неймана для уравнений Лапласа

д^ = — п а о — «Ум ■ пм на ом.

Имеющиеся в литературе оценки смещения внутреннего ядра Земли [5, 6] указывают на малость значений обобщенных координат тя»(£), тм(£) и позволяют при рассмотрении гидродинамической задачи воспользоваться методами линейной гидродинамики [7] — ввести потенциал смещений частиц жидкости Ф(х, £), определяемый соотношением ^ = дФ/д£, и выразить поле смещений частиц жидкости как

Используя функцию Ф(х, t), переформулируем задачу (6), записав ее так:

дФ . n S = • пя на оя,

дП — Шя • IЬя па ^я, (8)

Решение задачи (8) будем искать в виде

Ф(г,*) = 0(м) • ^м + (Д(я) • ^я, (9)

где 0(м), 0(я) — единичные векторные потенциалы, компоненты которых удовлетворяют краевым задачам:

V • V j = 0, V • V j = 0,

д j1 _ с д j _ с

= Пя? на п = пм j на

3 = 1, 2, 3, 3 = 4, 5, 6.

Единичные потенциалы 0я), 0м), 3 = 1, 2, 3, удовлетворяющие краевой задаче (10), будем искать в виде

= + ^ ‘-, I = я, м, з = 1, 2, 3. (11)

Коэффициенты В®, определяются из граничных условий для сферического ядра и сферической полости выражениями

j а3 — b3. j 2(а3 — b3)’

(м) = b3 . в (м) = ь3а3 j = b3 — а3. j = 2(b3 — а3),

где а, Ь — радиус ядра и внутренний радиус оболочки, 3 = 1, 2, 3.

Гравитационная задача. Лагранжево и эйлерово изменения силовой функции. Из постановки краевой задачи (6) следует, что силовая функция и внутренних и внешних гравитационных сил должна зависеть от движения ядра, оболочки, частиц жидкости и источников внешних гравитационных сил. Поэтому гравитационную задачу можно рассматривать как задачу определения отклонений силовой функции от невозмущенных значений в областях, занимаемых жидкостью,

ядром и оболочкой. При смещениях частиц гравитирующей среды, определяемых вектором гг(ж,*), полное лагранжево изменение силовой функции выражается формулой [8]

¿и = и (г + г (ж,*),*) — и (ж,*), (13)

где и (г + гг (ж, £),£), и0(ж, *) — значения силовой функции для одного и того же элемента гравитирующей среды в возмущенном и невозмущенном движениях.

Вместе с тем приращение

определяет эйлерову вариацию, наблюдаемую при сравнении значений и в возмущенном и невозмущенном движениях в фиксированной точке пространства ж. Лагранжева и эйлерова вариации могут быть связаны при помощи разложения в ряд Тейлора. Пренебрегая произведениями г, получаем

Смещения твердого ядра на ггя(*), твердой оболочки на ггм(£) и источника внешних сил вызовут в точках пространства эйлеровы изменения соответствующих силовых функций ияе, и^г, иэ(е).

Полное эйлерово изменение силовой функции в точках области, занимаемой жидкостью, выразится суммой

иэ (ж,*) = ияе + ий + ижг) + иэ(е),

где ижг) — эйлерово изменение силовой функции иж в точках пространства, занимаемых жидкостью. Обозначив лагранжево изменение силовой функции внутренних гравитационных сил рассматриваемой системы в точках области, занимаемой жидкостью, через и « и приняв во внимание представление (7), получим

и«(ж, *) = ияе + име + ижг) + УФ • уи0г). (14)

В случае сферических ядра и оболочки определение эйлеровых возмущений силовых функций можно получить методом суперпозиции при известных выражениях для силовых функций в невозмущенном состоянии. Например, потенциал ижг), который равен разности суммы силовых функций жидкости, заполняющей целиком смещенную оболочку, и смещенного ядра с плотностью, равной плотности жидкости, и суммы силовых функций жидкости, заполняющей оболочку, и ядра при отсутствии смещения, запишем в виде

иж = (б2 -(г ~гм)2 — — (V — Щ: \ + 2 \

3 3 |r — V 3 / 3 |r|

иЖ = —J^tw • r + j—f-wWm • r, (15)

или, пренебрегая слагаемыми второго порядка малости,

Эйлерово изменение силовой функции самого ядра в области |r| > a (области, занимемой жидкостью), равно

При смещении оболочки в виде шарового слоя на wm (t), изменение ее потенциала в точках внутренней области (a ^ |Г ^ b) равно нулю: иМе = 0. Эйлерово изменение силовой функции источника внешних гравитационных сил, находящегося на расстоянии |e| от центра масс планеты, в точках области, занимаемой планетой, выразим формулой

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где M(e), w(e) — масса и вектор смещения источника. Отметим, что эйлерово изменение U3(e) может быть вызвано не только механическими силами (вектор w(e)), но и различными физико-химическими процессами, происходящими в источнике.

Аналогично можно определить и эйлеровы компоненты изменения силовой функции жидкости в областях, не занятых жидкостью. Так эйлерово изменение силовой функции жидкости в области, занимаемой ядром, равно

UL = — j—L (Гя — Wm) • r, 0 < |r| < a, (17)

а в области, занимаемой жидкостью,

иже = j’-^MwM • r — j—kГя • r (18)

Определение обобщенных сил. Для определения обобщенных сил составим сумму виртуальных работ всех сил, действующих в рассматриваемой системе. Сообщим ядру возможное перемещение £ггя, £WM = 0, тогда частицы жидкости получат возможные перемещения и сумма виртуальных работ равна

£Ак) = ^Аяя + ^Аяж, где 5Аяя — виртуальная работа сил инерции, внутренних и внешних

гравитационных сил, действующих на ядро:

¿Аяя = Ря/ (ао + уиж) + уи(е)) ¿й^т, (19)

где и(е) — силовая функция внешних гравитационных сил в возмущенном движении; ¿Аяж — виртуальная работа сил инерции, внутренних и внешних гравитационных сил, действующих на частицы жидкости,

¿Аяж = Рж / (ас + Уи,г) + У^яе + V(ük • VUo(i)) + VU(e)) 5W,dr.

Сообщим оболочке такое возможное перемещение ¿ггм, при котором ¿ггя = 0, а частицы жидкости получат соответствующие возможные перемещения ¿ггж. При таких перемещениях системы сумма виртуальных работ

где ¿Амм и ¿Амж — виртуальные работы сил инерции, внутренних и внешних гравитационных сил, действующих соответственно на оболочку и частицы жидкости, причем

¿Амм = Рм (-ао + уиже + уияе + Уи(е)) ¿Й^т; (21)

¿Амж = I Рж (-ао + уияе + уижг) + у (Ыж • уи0(г)) + уи(е)) ¿«т.

Преобразуя объемные интегралы в выражениях (19)-(22), примем во внимание уравнения голономных связей (3), наложенных на движения жидкости и означающих, что поле возможных перемещений ¿ггж(г, *) подчиняется условиям

¿ггж • пя = ¿ггя • пя на $я, (23)

¿гЫж • Пм = ¿гЫм • Пм на $о.

Учитывая потенциальность поля малых смещений жидкости и условия (23), преобразуем выражения для сумм виртуальных работ. В результате получим выражения, в которых поверхностные интегралы при вариациях ¿ггяэ и ¿ггмэ равны обобщенным силам Qяj и Qмj:

дяж = J [Рж + ияе + УФ • VU0(i) + U(e)) — Ря (иЖ) + U(e)) —

— (Рж — Ря) ao •/ dS; (24) Омж= i [Рж (ияе + иЖг) +УФ • VU0(i) + U(б)) -Рм (иже + ияе + U(e)) —

— (Рм — Рж) «о • г ]nмj+ J Рм (и(е) — ао • г)пу(25)

где и^ — проекция на ось O0Xj внешней нормали пЗ к внешней поверхности £З оболочки-мантии.

Уравнения движения и относительного покоя. Составим выражение для кинетической энергии жидкости. Используя решения для единичных гидрод ние (8), получаем

единичных гидродинамических потенциалов и и представле

Тж = 2МяЧ2 + 2Мм^м + Мям^я • гЯм,

где М« = Мя*^—-— — присоединенная масса ядра, Мя* = -пржа3;

мпм) = М,*^—-гг- — присоединенная масса мантии; Мм = -пржЬ3;

Мям = 2прж—— — совместная присоединенная масса ядра и ман-

Подставим в формулы (24), (25) для обобщенных сил выражения силовых функций (15)-(18) и найдем для рассматриваемого случая сферических тел обобщенные силы Qяj и . Используя уравнение Лагранжа (1), составляем уравнения относительного движения ядра и оболочки-мантии в виде

где тя = Мя + М«, тм = Мм + М^, К2 = (Мя-Мя*); = 3прж7;

/я=(Рж-Ря) у (U(e)-ao • /)n^dS, /м=(Рж — Рм) у (U(e) — ao • /^dS + + Рм f (U(e) — ao • /)dS.

Уравнения (26) описывают относительные движения ядра и мантии-оболочки, наполненной однородной гравитирующей несжимаемой жидкостью, которые находятся во внешнем поле массовых сил, порожденных различными источниками, характеризуемыми силовой функцией и(е).

Сложив уравнения (26), придем к уравнению возмущенного движения центра масс

МЯЯс = у ряУи(е)^т + У ржУи(е)^т + I рмУи(е)^ т — Ма0. (27)

Здесь ЯГс — вектор смещения центра масс системы относительно невозмущенного положения точки С0, определяемый формулой

г _ Мя • Яя + Мм • Ям + мм • Ям — м; • Я (28)

Мя • ^я + Мм • №м + Мж • Яц

где Яц — вектор смещения центра масс жидкости

Отсюда следует вывод: вектор Яс в уравнениях (28) одного порядка с Яя и Ям. В подынтегральных выражениях в правой части уравнения (27) или уравнений (26) функция и(е) принимает разные значения в областях, занимаемых жидкостью, ядром или мантией, и при малых относительных смещениях может быть представлена в виде ряда Тейлора:

и(е)(г + Яя,*) _ и0(е)(г,*) + Яя • Уи0(е) + иэ(е) + . (29)

в области, занимаемой ядром;

и(е)(г + Яж, *) _ и0(е)(г, ¿) + иэ(е)(г, ¿) + Яж • Уио(е) + . (30)

в области, занимаемой жидкостью;

и(е)(г + «Ям, *) _ и0(е)(г, ¿) + иэ(е)(г, ¿) + «Ям • Уи0(е) + . (31)

в области, занимаемой мантией; здесь иэ(е)(г, ¿) — эйлерово возмущение внешнего поля массовых сил, а многоточие означает отброшенные в ряде Тейлора слагаемые второго порядка малости и выше.

Подставим выражения (29)-(31) для силовой функции и(е) в уравнения (26) и сформулируем условия покоя ядра и оболочки-мантии

относительно системы С0Ж1Ж2Ж3 в невозмущенном движении:

р^ VUjf)dт + ^ рж(и0(е) — ао • г)пя- Мяао = 0;

рм / уи0(е^т + Рж(и(е) — ао • — Ммао = 0.

Условия (32) показывают, что в состоянии относительного покоя сумма всех активных сил, сил реакций связи (сил гидростатического давления жидкости) и сил инерции, приложенных к ядру или мантии, равна нулю.

Учитывая уравнения относительного равновесия и выражение (9), запишем уравнения возмущенных движений ядра и оболочки в виде

ш!У + (К27 + f = ¥э, (33)

( Гя рО ; Я = (Л(я), Л(м))т; ™ = (^я,^м)т; Л(я) =

= (рж — Ря) I и(еч^; |м) = (рж — рм)/ Ц(е)Пм^ + Рм/ Ц(е)Пз^;

¥я, ¥мя, ¥ям, — тензоры, учитывающие неоднородность внешнего невозмущенного гравитационного поля, а также движение гравитиру-ющей жидкости, т.е.

Я. = — I рмУи0(е)Пз^^ + I [рмУи0(е)-рж(Уи0(е) • ; (35)

^мя = — / рж^Ц00 • У((я))Пм^^; (36)

^ям = — / рж^Ц00 • V(((м))nяdS. (37)

Уравнения движения (33) — это уравнения малых движений структурно-неоднородной планеты, находящейся во внешнем гравитационном поле, и состоящей из твердого гравитирующего ядра, идеальной несжимаемой гравитирующей жидкости и твердой грави-тирующей оболочки.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Свободные движения структурно-неоднородной планеты. Положив в уравнениях (33) Ц^г, ¿) = иэ(е) (г, ¿) = 0, получим

(Мм + мпр)^ — Мям= gw(Мя — м;)(я — Я);

d?; d?; (Мя + MM — Мям = gw (Мя — м;)(шм —

Уравнения свободных движений системы ядро-жидкость-мантия имеют интеграл энергии

где кинетическая энергия

2 V + Мя q3 2(1 — q3)

( 3 М*—1 2(1 — q3)7 ?я V2 я 1 — q

п = 7-f (Мя — м;)(Яя — wM)2. a3

Из выражения для потенциальной энергии следует, что равновесие системы ядро-идеальная жидкость-оболочка неустойчивое. Равновесие системы является безразличным, так как не нарушается при любом смещении ядра или оболочки, таком, что — wo = 0.

Сложив левые и правые части уравнений движения, получим интеграл сохранения количества движения рассматриваемой системы

(Мм + Мм*) -Ум + (Мя — МГ) у = const.

Умножив первое уравнение системы (33) на гЯм, а второе на гЯя, получим интеграл момента количества движения

Шм (Ум X Wм) + Шя(Уя X гЯя) — Мям (Ум X гЯя + -я X wм) = const,

который для одномерного случая может быть записан в виде

Лм^м(ШмЛм — МямДя) + Дя^я (Шя Ля — Мям Дм) = const,

где Дм, Дя — радиусы центров масс оболочки-мантии и ядра; шм, шя — частоты циклических движений центров масс оболочки-мантии и ядра.

Если в начальный момент скорость центра масс системы равна нулю, то для любого момента времени закон сохранения количества движения системы имеет вид

Мм + -nb3рж Ям + Мя — -па3рж яЯя = const.

Определение собственной частоты свободных колебаний системы. Полагая и пропорциональными ешЬ и принимая во внимание закон сохранения центра масс системы, получаем собственные частоты:

2 (р — 1)[1 + тд3 + (р — 1) д3] (1 — д3)

2 [2тд3 (1 — д3) + 2 + д3] (р — 1) + 3 (1 + тд3)’

Мм рм (с3 — Ь3) _ ря „ 4

где т = —— =-3-; р = —; В = -П7рж, с — радиус внешней

Выбрав обобщенные координаты 01 = гоя — гом, #2 = гос, можно показать, что собственным частотам отвечает свободное движение механической системы, представляющее собой гармоническое колебание, при котором ядро и оболочка сближаются и удаляются друг от друга, накладываемое на равномерные движения их центров масс.

Парциальные частоты системы. Парциальными частотами будем называть частоты колебаний механической системы, получаемые при наложении дополнительной связи на одну из подсистем.

Пусть оболочка (мантия) будет неподвижна. В этом случае парциальная частота колебаний ядра в неподвижной оболочке совпадает с частотой Буссе-Шлихтера [7, 8]

2р (1 — д3) + 2д3 + 1′

Пусть ядро неподвижно, а оболочка может совершать свободные колебания. Квадрат частоты этих колебаний определяется формулой

,2 = 2Вд3 (р -1)(1 — д3)

2тд3 (1 — д3) + 2 + д3

Полученное значение частоты свободных колебаний системы ядро-жидкость-оболочка может быть проверено сравнением с известными результатами. Для этого в выражении для квадрата собственной частоты положим Мм = 0, (т = 0). Это соответствует задаче о колебаниях твердого ядра и сферического слоя жидкости, окружающего это ядро. При т = 0 из общей формулы для имеем

(р — 1)[1 + (р — 1) q3] (1 — g3)

2 (2 + д3) (р — 1) + 3 ‘

что совпадает с выражением для квадрата частоты колебаний системы ядро-жидкость, если жидкость перемещается как единое целое без изменения формы свободной поверхности [11, с. 267]. Если рассматривать колебания жидкости относительно неподвижного ядра, то

из формулы для парциальной частоты оболочки относительно неподвижного ядра получаем результат Г. Ламба [12, с. 567], отвечающий основному тону колебаний сферического океана относительного неподвижного земного шара

где д = зп7Ьрст; ра = ьз (ряа3 + рж (Ь3 — а3)) — средняя плотность ядра и жидкости

Полагая Ь = а + Л,, где Н — толщина слоя жидкости, и считая Н малой величиной, получаем формулу Лапласа

ш2 = 2 Л рж 1 дН.

Численные оценки для Земли. Подставив значения радиусов внешней поверхности оболочки (с = 6370 км), внешнего и внутреннего ядер (Ь = 3485 км, а = 1215 км), средние значения их плотностей (рм = 4,54кг/м3, рж = 10,9 кг/м3, ря = 12,9 кг/м3), получим собственную частоту колебаний системы ядро-жидкость-мантия ш2 = 5,04 • 10-4 с-1 (Т2 = 3,46 ч); парциальную частоту колебаний ядра в неподвижной оболочке шя = 5,64 • 10-4 с-1 (Тя = 3,09 ч); парциальную частоту колебаний оболочки относительно неподвижного ядра шм = 8,65 • 10-5 с-1 (Тм = 20,17ч); отношение смещений центров

wя Мм + мм* масс ядра и оболочки-мантии — = —-—— = 394,7.

Авторы благодарят д-ра физ.-мат. наук Ю.В. Баркина за плодотворные дискуссии и внимание к работе.

1. S l i c h t e r L. B. The fundamental free mode of the Earth’s inner core // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. — 1961. — Vol. 47. — P. 186-190.

2. АвсюкЮ. Н.О движении внутреннего ядра Земли // ДАН СССР. — 1973. -T. 212, № 5. — C. 1103-1104.

3. М о н и н А. С. О внутреннем вращении Земли // ДАН СССР. — 1973. — T. 211, № 5. — C. 1097-1100.

4. У и п л Ф. Л. Семья Солнца. — М.: Мир, 1984. — 313 c.

5. Гевлич А. Л., Темнов А. Н. Свободные движения структурно-неоднородной Земли // Тез. докл. 5-й Международ. конф. «Новые идеи в науках о Земле». — 2001. — Т. 1. — С. 24.

6. М о и с е е в Н. Н., Р у м я н ц е в В. В. Динамика тела с полостями, содержащими жидкость. — М.: Наука, 1965. — 440 c.

7. Б а р к и н Ю. В. К динамике твердого ядра // Тр. Гос. астрон. ин-та им. П.К. Штернберга. — T. LXV, 1996. — C. 107-129.

8. П а с ы н о к С. Л. О полярных колебаниях внутреннего ядра Земли в поле сил тяжести и гидростатического давления / Тр. Гос. астрон. ин-та им. П.К. Штернберга. — T. LXV, 1996. — C. 130-135.

9. Копачевский Н. Д. Операторные методы в линейной гидродинамике. -М.: Наука, 1989. -400 c.

10. К о к с Д ж. Теория звездных пульсаций. — M.: Мир, 1983. — 326 с.

11. Гидромеханика невесомости / КопачевскийН.Д. и др. — М.: Наука, 1976. -267 c.

12. Л а м б Г. Гидродинамика. — M.: ГИТТЛ, 1947. — 928 с.

Статья поступила в редакцию 25.06.2008

Александр Николаевич Темнов родился в 1945 г., окончил МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1971г. Канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Космические аппараты и ракеты-носители» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор свыше 20 научных работ в области механики жидкости и газа и ракетно-космической технологии.

A.N. Temnov (b. 1945) graduated from the Bauman Moscow Higher Technical School in 1971. Ph. D. (Phys.-Math.), assoc. professor of «Spacecrafts and Boosters» department of the Bauman Moscow State Technical University. Author of more than 20 publications in the field of mechanics of liquids and gases and rocket and space technology.

Александр Львович Гевлич родился в 1970 г, окончил МГТУ им. Н.Э. Баумана в 1994 г. Менеджер компании «Форс-Банковские системы».

A.L. Gevlich (b. 1970) graduated from the Bauman Moscow State Technical University in 1994. Manager of company «Fors-Bankovskie sistemy».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *