Как строятся модели генерации магнитного пол

N+1Наука

«Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма»

Книга доктора физико-математических наук и профессора МГУ Дмитрия Соколова «Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма» (издательство «Альпина нон-фикшн») посвящена специфической области физики — исследованию магнетизма небесных тел. Отвечая на вопросы о причинах появления, устройстве и наблюдении за магнитными полями, Соколов рассказывает, как и для чего работают ученые, принадлежащие к той — большей — части современной физики, где никак нельзя обойтись без математики. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается о построении моделей генерации магнитного поля, определении направления распространения динамо-волн и объяснению длины солнечного цикла.

Как строятся модели генерации магнитного поля

Нам пора перейти к рассказу о том, как специалисты пытаются строить теоретические модели генерации магнитных полей в конкретных небесных телах. Примерно полвека назад для этого имелся только один способ. Следовало выделить какие-то фрагменты задачи, которые можно было описать так, чтобы получающиеся уравнения были решены точно. Ну в крайнем случае приближенно — с помощью асимптотических разложений.

Конечно, для этого приходится сильно упрощать задачи, а затем перекидывать шаткие мостики от одного фрагмента, допускающего такое аналитическое описание, к другому. Это традиционный метод теоретической физики. Он требует действительно виртуозного владения математикой. Приходится только удивляться, как в начале XIX в. Френелю удалось вычислить совершенно сумасшедшие интегралы, на которых основана волновая оптика. Все идеи, лежащие в основе авиации, были выработаны подобным методом.

Новая возможность появилась в годы Второй мировой войны. Людям, раскрывавшим шифры «Энигмы» и создававшим атомные и водородные бомбы, пришлось разрабатывать первые компьютеры. Еще примерно 40 лет ушло на то, чтобы использование компьютеров перешло из области рекордных проектов в арсенал повседневной работы исследователей. Этот процесс был очень непростым и часто болезненным. Наверное, он мог бы быть не таким жестким и порой жестоким. До сих пор памятен рубеж, когда пришлось разобрать новые и интересные «Эльбрусы» и перейти на зарубежные персональные компьютеры, каждый из которых в тот момент стоил целое состояние. Потребовались десятилетия, чтобы в полной мере осознать идейное наследие, которое оставил нам Алан Тьюринг и ученые его времени.

Наконец, в середине 1990-х специалисты по вычислительной физике научились решать задачи по магнитной гидродинамике такой сложности, что стало возможным говорить о детальном воспроизведении генерации магнитных полей в небесных телах. Жизнь сложилась так, что впервые это произошло при изучении геомагнитного поля в работах Поля Робертса и Гарри Глацмайера. Наверное, их стоит считать американскими учеными, хотя Робертс как минимум половину своей жизни работал в Англии. Достижение было таким значительным, что о нем охотно писала газета The New York Times.

На какое-то время показалось, что классические методы теоретической физики безвозвратно ушли в прошлое. В самом деле, для чего изобретать изощренные постановки точно решаемых задач, если вопрос можно исследовать численно? Можно сказать и так: зачем придумывать непростую электродинамику средних полей, вводить альфа-эффект, разрабатывать методы его измерения, если можно без всего этого обойтись и непосредственно строить полные модели генерации магнитного поля, в которых не пренебрегают ничем?

Еще через лет двадцать люди осознали, что прямыми численными методами часто можно получить решение, которое никому совершенно не понятно. Оказалось, что понимание и вычисление — две дополняющие друг друга стороны изучения проблемы. Приходится заниматься обоими аспектами.

Естественно, в нашей научно-популярной книге мы будем говорить именно о понимании, а про терабайты и терафлопы лучше почитать в других источниках. Однако действительно важно исследовать обе стороны проблемы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

В сердце Петербурга В сердце Петербурга

Элегантные апартаменты в самом центре Северной столицы

SALON-Interior
Ловец хакеров: как программист Юрий Максимов без сторонних инвестиций создал компанию по кибербезопасности с миллиардной стоимостью Ловец хакеров: как программист Юрий Максимов без сторонних инвестиций создал компанию по кибербезопасности с миллиардной стоимостью

Программист, который самостоятельно создал компанию с миллиардной стоимостью

Forbes
Неон-киллер Неон-киллер

Евгения Крегжде поразила нас в самое сердце

Maxim
Ученые обнаружили почти полное отсутствие эволюции у одной из бактерий Ученые обнаружили почти полное отсутствие эволюции у одной из бактерий

Геном этой бактерии оставался стабильным на протяжении многих миллионов лет

N+1
«Я плакал в 10 раз больше, чем за всю свою жизнь. Мачизм как-то поубавился»: Олег Тиньков рассказал о борьбе с лейкемией «Я плакал в 10 раз больше, чем за всю свою жизнь. Мачизм как-то поубавился»: Олег Тиньков рассказал о борьбе с лейкемией

Олег Тиньков — как едва не отказался от лечения, и о планах развивать донорство

Esquire
Вдохновители и реализаторы Вдохновители и реализаторы

Как собрать сильную команду, используя знания о человеческих психотипах

Лиза
«Вероятности и неприятности. Математика повседневной жизни» «Вероятности и неприятности. Математика повседневной жизни»

Как можно объяснить жизнь, полную досадных закономерностей

N+1
10 интересных фактов о принце Филиппе 10 интересных фактов о принце Филиппе

Муж королевы Англии, принц Филипп, герцог Эдинбургский

Популярная механика
От голого живота к полуобнаженной груди: как менялся стиль Екатерины Климовой От голого живота к полуобнаженной груди: как менялся стиль Екатерины Климовой

Екатерина Климова – многодетная мама, успешная актриса и привлекательная женщина

Cosmopolitan
«Пулей стреляйте, а в колхоз не пойдем» «Пулей стреляйте, а в колхоз не пойдем»

Большевики максимально жестоко подавили крестьянский протест

Наука
У них получилось: российские звезды, которые сильно похудели У них получилось: российские звезды, которые сильно похудели

Звезды, которым удалось достичь желанных параметров и сохранить стройность

Cosmopolitan
Знакомьтесь, коллекционер Знакомьтесь, коллекционер

Виталий Аксенов-Шабловский создает новое медиа

Собака.ru
Дмитрий Лысенков: «Хочу сыграть негодяя вселенского масштаба» Дмитрий Лысенков: «Хочу сыграть негодяя вселенского масштаба»

Дмитрий Лысенков мог стать айтишником, но поступил в театральный

Караван историй
«Будь проклят мой пол»: как Мари Бонапарт стала родоначальницей психоанализа во Франции «Будь проклят мой пол»: как Мари Бонапарт стала родоначальницей психоанализа во Франции

Мари Бонапарт стала ученицей Зигмунда Фрейда и привезла психоанализ во Францию

Forbes
Верной дорогой Верной дорогой

Самые интересные маршруты для путешествий по России и за границей

Добрые советы
Космические нейтрино высоких энергий рождаются квазарами Космические нейтрино высоких энергий рождаются квазарами

Каждую секунду Земле проходят более 60 миллиардов нейтрино

Наука и жизнь
5 способов справиться с тревогой 5 способов справиться с тревогой

Несколько простых правил, которые помогут лишний раз не переживать

GQ
«Дорожная карта» стремительного развития «Дорожная карта» стремительного развития

Что такое подрывные технологии и чего от них ждать

РБК
POINTER: новой системе спасения пожарных не мешает ни дым, ни огонь POINTER: новой системе спасения пожарных не мешает ни дым, ни огонь

POINTER. Технология, позволяющая выявлять пожарных внутри зданий

Популярная механика
Старый папа Старый папа

Ольга Федянина о триллере о деменции «Отец»

Weekend
Тяжкий груз: как избавить общество от информационной перегруженности с пользой для него Тяжкий груз: как избавить общество от информационной перегруженности с пользой для него

Извлечение смысла из информационного хаоса путем сортировки

Forbes
«Мы не занимаемся искусством — мы решаем проблемы»: почему стул Fiberglass Chair популярен уже 60 лет «Мы не занимаемся искусством — мы решаем проблемы»: почему стул Fiberglass Chair популярен уже 60 лет

Самый революционный вклад в домашний интерьер

VC.RU
Больше жертв — больше героизма? Больше жертв — больше героизма?

После Второй мировой СССР официально был признан одной из пяти великих держав

Дилетант
По Юлиной дорожке. Зачем Алексей Навальный заболел в колонии По Юлиной дорожке. Зачем Алексей Навальный заболел в колонии

Алексея Навального упорно не хотят выводить с информационного поля

СНОБ
Муравьиная кислота помогла солнечным элементам стать эффективней и стабильней Муравьиная кислота помогла солнечным элементам стать эффективней и стабильней

Ионы формиата заполняют вакансии иода на границе перовскитных кристаллов

N+1
Как выглядела та самая Эльвира с фантастическим декольте, когда не работала Повелительницей тьмы Как выглядела та самая Эльвира с фантастическим декольте, когда не работала Повелительницей тьмы

Актерская игра и декольте Эльвиры до сих пор должны храниться в твоей памяти

Maxim
На севере Египта нашли 110 погребений додинастического и гиксосского периодов На севере Египта нашли 110 погребений додинастического и гиксосского периодов

Археологи обнаружили древнеегипетские захоронения возрастом от пяти тысяч лет

N+1
«Африканские дневники». Фотограф Виктория Ивлева — о своей работе в проблемных регионах Африки «Африканские дневники». Фотограф Виктория Ивлева — о своей работе в проблемных регионах Африки

Виктория Ивлева рассказывает о работе в горячих точках Африки

СНОБ
Секреты похудения Лолиты, Пугачевой и других звездных россиянок возраста 50+ Секреты похудения Лолиты, Пугачевой и других звездных россиянок возраста 50+

Эти звездные красавицы смогли избавиться от лишних килограммов

Cosmopolitan
Бикини и интимные подарки: каким был медовый месяц Кейт Миддлтон и Уильяма Бикини и интимные подарки: каким был медовый месяц Кейт Миддлтон и Уильяма

Герцоги Кембриджские провели две недели на экзотическом острове

Cosmopolitan
Открыть в приложении