Волновой коллапс. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Волновой коллапс - явление самопроизвольной концентрации (обычно е последующей диссипацией) волновой энергии в малой области пространства. Может иметь место при распространении разл. типов волн в средах с достаточно высоким уровнем нелинейности. Часто происходит взрывным образом (за конечное время). Примером В. к. является образование в результате эффекта самофокусировки света точечных фокусов, сопровождающих распространение интенсивных лазерных импульсов в прозрачном диэлектрике, открытое в 1965, В 1972 теоретически предсказан коллапс ленгмюровских волн в плазме, обнаруженный затем экспериментально. Впоследствии были теоретически изучены коллапсы волн разл. типов в плазме (эл--магн., геликонных), а также коллапс звуковых волн и др.

Как В. к. можно интерпретировать явление автолокализации экситонов в твердых телах.

С матем. точки зрения В. к. представляет собой возникновение особенности в решении описывающего среду нелинейного дифференц. ур-ния в результате эволюции нач. условия достаточно большой амплитуды. В плазме без магн. поля В. к. возникает в результате взаимодействия ленгмюровских ионно-звуковых волн, если выполнено неравенство

Здесь T -температура в энергетич. единицах, п - плотность частиц, E - характерная амплитуда электрич. поля, k - волновой вектор, r_D - дебаевский радиус. ДВ-колебания плазмы

удовлетворительно описываются системой ур-ний для комплексной функции

(амплитуды высокочастотного потенциала) и вещественной функции и (вариации плотности плазмы). В безразмерных переменных ур-ния имеют вид:

Ур-ния (2) допускают интеграл числа ленгмюровских квантов

и интеграл свободной энергии

Ур-ния (2) имеют стационарное солитонное решение u_t=0,

. Для солитона в трёхмерном случае при малых нач. возмущениях должно быть I₂ >0. Но интеграл I₂ может принимать при заданном I₁ сколь угодно большие отрицат. значения. Отсюда следует, что трёхмерный солитон неустойчив, а эволюция нач. условия с I₂<0 [что приблизительно соответствует условию (I)] должна окончиться особенностью. При достаточно интенсивных нач. условиях

, где т_е - масса электрона, m_i -масса иона, приближение к особенности имеет автомодельный характер (см. Автомоделъность):

В процессе образования особенности формируется аксиально-симметричная блинообразная каверна - область пониженной плотности плазмы, в к-рой "заперто" осциллирующее электрич. поле, имеющее максимум в центре. Интеграл I₁ в процессе эволюции каверны сохраняется. Когда размер каверны уменьшается до неск. r_D, энергия ленгмюровских волн передаётся наиб. быстрым частицам плазмы.

В. к. играют большую роль в теории турбулентности плазмы, являясь в ряде случаев осн. механизмом передачи энергии от волн к частицам плазмы. В. к. могут иметь место и в интегрируемых системах (см. Обратной задачи рассеяния метод).

Литература по волновому коллапсу

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.