Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Galaktické stíny

O tom, že nástupem počítačů nastal ve vědě obrovský pokrok asi nemá cenu se dlouze rozepisovat. Snad jen, že pro astronomii to platí dvojnásob.

Začaly se ve velkém studovat složité systémy bez analytického řešení, jejichž tajemství se dalo odkrýt pouze intenzivními numerickými studiemi. Málokdo si uvědomuje, co všechno lze studovat pomocí křemíkového zázraku, který mu leží na stole a jenž je ve většině případů využíván pouze jako psací stroj. Výhodou počítače totiž je, že dokáže provést obrovské množství matematických operací za sekundu. Mnozí by asi byli hodně překvapeni tím, jak vypadaly tehdejší první počítače, na kterých byly studovány palčivé problémy astrofyziky.

Svým vybavením a výkonem to byly opravdoví chudáci. Vědci museli formulace svých problémů velmi zjednodušit, zanedbat spoustu efektů, aby mohli vůbec úlohu spočítat. Na druhou stranu si ale malý výpočetní výkon počítačů vynutil efektivní psaní algoritmů, které šetřily s každým kouskem paměti a užívaly nejlepší numerické postupy pro daný problém.

Ilustrační foto...

Ve srovnání s nimi jsou dnešní osobní počítače superpočítači. Na monitoru můžete spatřit výbuch supernovy, srážku galaxií, složitý pohyb hvězd ve hvězdokupách, roztodivné obrazce odfouklých hvězdných obálek a mnoho dalších simulovaných jevů. Podívejme se tedy na celou záležitost trochu podrobněji.

Představme si například, že astrofyzikové hledají odpověď na otázku, jakým způsobem se vyvíjejí spirální ramena uvažované galaxie? Pokud bychom chtěli napsat pohybové rovnice pro všechny hvězdy galaxie (v tomto případě lze vystačit s klasickou mechanikou), záhy bychom se ocitli v problémech. Typická galaxie obsahuje totiž asi dvě stovky miliard hvězd. Musíme tedy zredukovat jejich množství na únosnou míru, například milion hvězd. Potom zadáme jejich počáteční polohu a nyní již nic nebrání v tom, aby počítač mohl pracovat. Před našimi zraky se na monitoru vynořuje hvězdná budoucnost oné galaxie. Přesto se však musíme mít na pozoru. Obecně úloha výpočtu pohybu tří a více těles patří mezi velmi složité problémy, které vykazují chaotické chovaní. Pro tyto výpočty je charakteristické, že malá změna počátečních podmínek může za miliardu let znamenat podstatnou změnu dynamiky jejich chování.

Ilustrační foto...

Žádný počítač zatím ovšem není schopen pracovat bez určité numerické chyby, což znamená, že ve výsledku se může skutečné a numerické řešení velmi lišit. Znamená to snad, že máme smůlu, že se pravdu nedozvíme. Úplně tomu tak není. Donedávna ještě neexistoval postup, kterým v takto složitých systémech ověřit, zda námi spočtené řešení je skutečné, nebo je to pouze výsledek nárůstu chyb. Ale v posledním čísle časopisu Physical Review Letters, prof. Hayes uveřejnil novou metodu, která si dokáže s tímto problémem poradit. Princip metody spočívá v konstrukci a sledování stínových trajektorií, tedy mnoha trajektorií s blízkými počátečními podmínkami. Pokud se budou po dostatečně dlouhou dobu tyto trajektorie držet svého původce, můžeme řešení považovat s největší pravděpodobností za reálné. Metoda má malý háček v tom, že zvyšuje výpočetní náročnost úlohy. Ale naštěstí vývoj nových technologií v oblasti výpočetní techniky se neustále dere kupředu a tak co je problém dnes, nemusí být nutně problémem zítra.

Možná vás láká vyzkoušet si vlastnoručně nasimulovat takový děj na svém počítači. Programů na internetu pro usnadnění vaší práce je obrovská spousta. Jedním z nejpopulárnějších je Octave, což je freewarový klon ještě populárnějšího balíku MATLAB. Funguje jak pod operačním systémem LINUX nebo WINDOWS a ke stažení je na adrese http://www.octave.org.

Ilustrační foto...

V tomto programu jsme si pro vás připravili jednoduchou simulaci omezeného problému tří těles. Tak se nazývá úloha, jak určit pohyb hmotného bodu s nekonečně malou hmotou v gravitačním poli dvou těžkých těles, které obíhají po kruhových drahách kolem společného těžiště. Popis problému, konfigurace soustavy, volba souřadnicového systému i počátečních podmínek je popsána v obou souborech. Výpočet spustíte zavoláním skriptu dyn3body v Octavě. Výsledkem výpočtu je graf polohy tělesa v závislosti na čase. A co je vaším úkolem? Pouze si hrát se změnou počátečních podmínek, parametrů soustavy a sledovat, jak se mění chování systémů. Vězte, že tyto numerické pokusy a jejich závěry ještě před třiceti lety patřily k ostře sledovaným vědeckým výsledkům. Pokud nám pošlete do redakce ukázky vašich experimentů, odměníme nejzajímavější řešení sladkou pochoutkou :).

Viktor Votruba

 IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Kde jenom ta voda je?
Ilustrační foto...
Všichni na Jupiter!
Ilustrační foto...
Instantní pozorovatelna 59
Ilustrační foto...
Fotografické sledování bolidů -- dokončení
Ilustrační foto...
Je tady jasná kometa!
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691