Ljapunov idő

A Ljapunov  idő az az idő, amely alatt a rendszer teljes káoszba süllyed . Ezt a rendszer Ljapunov-kitevői közül a legnagyobb reciprokként határozzuk meg [1] . Nevét A. M. Ljapunov matematikusról kapta .

Alkalmazás

A Ljapunov-idő a rendszer kiszámíthatóságának határait tükrözi. Ez az az idő, amely alatt a rendszer szomszédos pályái közötti távolság e - szeresére nő. Néha a pályák közötti távolság 2- vagy 10-szeres növekedéséről beszélnek, ami egy bináris vagy decimális számjegy elvesztését jelenti [2] .

A koncepciót a dinamikus rendszerek elméletének számos alkalmazásában használják , különösen az égi mechanikában , ahol nagy jelentősége van a Naprendszer stabilitásának kérdésében . A Ljapunov-idő empirikus becsléseit gyakran bizonytalanságnak tekintik [3] [4] .

I. Prigogine szerint „Ljapunov ideje lehetővé teszi számunkra, hogy egy belső „időskálát” vezessünk be a kaotikus rendszerek számára , vagyis azt az időtartamot, amely alatt az azonos kezdeti feltételeknek megfelelő „két azonos” rendszer kifejezés megőrzi jelentését (lehetővé teszi, hogy bizonyos mértékig előrejelzés). A Ljapunov-időhöz képest kellően hosszú fejlődési periódus után a rendszer kezdeti állapotának emléke teljesen elveszett: a kezdeti állapot beállítása már nem teszi lehetővé a pálya meghatározását” [5] .

Példák

Néhány példa a Ljapunov-időbecslésekre [2] :

Rendszer Ljapunov idő
Naprendszer 5 millió év
A Plútó pályája 20 millió
A Mars forgástengelyének dőlése 1-5 Ma
pálya (36) Atalanta 4 ezer év
A Hyperion forgása a tengelye körül 36 nap
Kémiai kaotikus rezgések 5,4 perc
Hidrodinamikai kaotikus oszcillációk 2 másodperc
1 cm³ argon szobahőmérsékleten 3,7×10 −11 másodperc
1 cm³ argon a hármaspontban 3,7×10 −16 másodperc

Jegyzetek

  1. Boris P. Bezruchko, Dmitry A. Smirnov, Extracting Knowledge From Time Series: An Introduction to Nonlinear Empirical Modeling, Springer, 2010, pp. 56-57
  2. 1 2 Pierre Gaspard, Chaos, Scattering and Statistical Mechanics, Cambridge University Press, 2005. p. 7
  3. G. Tancredi, A. Sánchez, F. ROIG. A Ljapunov-kitevők számítási módszereinek összehasonlítása. The Astronomical Journal, 121:1171-1179, 2001. február
  4. E. Gerlach, On the Numerical Computability of Asteroidal Lyapunov Times, http://arxiv.org/abs/0901.4871 Archivált : 2017. november 7. a Wayback Machine -nél
  5. Prigogine I. Idő, káosz és természeti törvények // msu.ru. – 1995.