Предисловие

Исследование эволюции звезд и звездных систем занимает одно из центральных мест в современной астрофизике. Поскольку астрофизические объекты состоят преимущественно из газа, в изучении происходящих в них процессов видная, а часто и определяющая роль принадлежит методам газовой динамики. Вследствие нелинейности уравнений, описывающих такие процессы, в большинстве случаев решение соответствующих задач может производиться только численными методами. На этом пути достигнуты большие успехи, однако многие проблемы остаются не решенными до конца. К ним относятся и вопросы развития в нелинейном режиме различного вида характерных для газовой среды неустойчивостей, таких, например, как конвекция и тепловая неустойчивость. Помимо математических трудностей исследованию неустойчивостей препятствовало отсутствие достаточно общего подхода к проблемам устойчивости физических систем.

В последнее двадцатилетие были выдвинуты новые концепции в физике нелинейных процессов, основанные на трудах А. Пуанкаре, А.М. Ляпунова, И. Пригожина. К таким концепциям относятся, в первую очередь, введение понятия детерминированного хаоса, идеи "самоорганизации" в диссипативных системах, представление о фрактальности структур. Все это привело к изменению представлений о соотношении в природных явлениях детерминированности и случайности, устойчивости и неустойчивости. В частности, именно сочетание неустойчивости состояния диссипативной системы с принципиальной непредсказуемостью ее поведения вблизи бифуркаций делает возможным сам процесс эволюции, часто выражающийся в возникновении новых структур — "самоорганизации".

Указанный подход все больше используется в различных областях физики, где широко применяются понятия странного аттрактора, фрактальной структуры и т. п. Однако, по нашему мнению, новый подход к проблемам эволюции систем и образования структур не стал достаточно распространенным в астрофизике. Автор ставит одной из своих целей ознакомление астрофизиков посредством предлагаемой книги с основными положениями современной теории эволюции диссипативных систем и некоторыми применениями ее в физике межзвездной среды и межгалактического газа.

В эволюции этих систем важнейшую роль играет, в частности, тепловая неустойчивость, в результате которой может происходить изменение структуры газовой среды и переход ее в другое стационарное состояние.

Естественно, что в рамках небольшой книги невозможно дать сколько-нибудь полное представление о всех проблемах эволюции и образовании структур в астрофизических системах. В частности, в ней мало сказано об одной из труднейших задач, которая возникает при исследовании состоящей из газа диссипативной системы с учетом самогравитации. Гравитационную неустойчивость, которая сама по себе может приводить к формированию дискретных структур, пока не удается связать должным образом с другими видами неустойчивости.

Для чтения этой книги необходимо знакомство с основными понятиями космической газодинамики, хотя бы в том объеме, в котором они даются в монографии автора "Космическая газодинамика" [5]. Для связности изложения здесь пришлось повторно затронуть некоторые вопросы, рассматривавшиеся ранее, но преобладающая часть материала является новой для астрофизической литературы. В данной книге сохранена та же система обозначений, которая употреблялась в "Космической газодинамике". Написание некоторых специальных терминов изменено в соответствии с современными языковыми нормами.. Так, в частности, вместо "флуктуация" напечатано "флюктуация", а вместо "двумерный" напечатано "двухмерный".

Предлагаемая книга может служить учебным пособием, и поэтому при наличии изданных переводов книг иностранных авторов ссылки делаются на перевод, а не на иностранное издание.

Помимо студентов астрономических специальностей книга может представить интерес для астрономов и физиков, интересующихся проблемами эволюции во вселенной.

Автор пользуется возможностью выразить признательность А. Г. Крицуку и Д. И. Нагирнеру, сделавшим при ознакомлении с рукописью ряд критических замечаний, которые немало способствовали ее улучшению.