W renomowanym czasopiśmie naukowym Physical Review Letters opublikowano właśnie (21.02.2014) artykuł naszego autorstwa na temat konwekcji hydromagnetycznej: “Hyperchaotic Intermittent Convection in a Magnetized Viscous Fluid”.
Mimo wielu wysiłków badawczych, dynamika nieregularnych przepływów w płynach nie jest jeszcze dostatecznie zrozumiała. Praca ta rzuca nowe światło na dynamikę tych przepływów. Okazuje się, że zachowanie takiego układu deterministycznego może być bardzo złożone: od równowagi czy ruchu regularnego (okresowego), poprzez intermitencję (gdzie przeplatają się ruchy regularne i nieregularne), aż do zachowania nieokresowego. Możliwe są dwa rodzaje takich przepływów nieokresowych, a mianowicie ruch chaotyczny i hiperchaotyczny. Chaos deterministyczny odkryty przez Lorenza w roku 1963 wykazuje wrażliwość na warunki początkowe, co uniemożliwia długoterminowe przewidywanie zachowania tego układu (efekt motyla). Hiperchaos jest innym, bardziej złożonym rodzajem przepływu nieokresowego, który został przez nas odkryty w uogólnionym układzie Lorenza, przedstawionym w naszej pracy z 2010 roku. Wyniki opublikowane obecnie w Physical Review Letters pokazują, w jaki sposób wszystkie te złożone ruchy mogą być badane za pomocą analizy zaproponowanego prostego modelu. Na przykładowej ilustracji poniżej widzimy, że istotnie rozmaite rodzaje złożonych zachowań (zakodowane przez odpowiedni kolor) sąsiadują w przestrzeni dwóch parametrów kontrolnych modelu.
Naturalnie, konwekcja występuje w plazmie, gdzie cząstki naładowane oddziałują z polem magnetycznym. Dlatego wyniki otrzymane w tej pracy mogą mieć istotne znaczenie dla wyjaśnienia dynamiki plam słonecznych, ciekłego wnętrza planet i gwiazd, a może nawet dla dynamiki plazmy wytwarzanej w fuzji jądrowej. Warto zauważyć, że otrzymanie podobnych informacji z bezpośrednich symulacji numerycznych wymagałoby wielu lat ciągłych obliczeń przy użyciu komputerów olbrzymiej mocy.
Tekst: Prof. Wiesław Macek, dr Marek Strumik
