Юный техник 1970-05, страница 41

X — знания, Y — труд, Z — смекалка. Члены клуба — ученики 9-х и 10-х классов. Клуб ведут преподаватели, аспиранты, старшекурсники МФТИ.

Награды клуба — похвальные грамоты Московского физико-технического института.

с атмосферой и через нее — с океаном, «самовозбуждается» ледник. Воздух над местностью, занятой ледником, холоднее, чем над соседними областями. Возникает дополнительный перепад температур — усиливаются воздушные течения Они увеличивают испарение — растет облачность, снегопады становятся обильнее — ледники медленнее тают и быстрее растут. Над большим пространством воздух охлаждается быстрее, перепады температур растут и т. д.

Мировой океан

Из-за своей громадной теплоемкости океан охлаждается гораздо медленнее суши. И тем самым усиливает самовозбуждение: льды продолжают наступать. И вдруг приходит момент, когда ледники в глубине материков начинают сокращаться. Потому что из-за охлаждения океана испарение с его поверхности уменьшилось, а значит, уменьшились снегопады. Но так как температура земной поверхности еще очень низка, океан становится все холоднее — полностью замерзают полярные моря — испарение резко падает — меньше облачность и... «ледниковая динамо-машина» завертелась в другую сторону!

Температура суши растет, ледники отступают, но океан остается пока холодным. Тем более что туда сбрасываются холодные талые воды. На суше уже совсем тепло, площадь ледников весьма мала, океан постепенно нагревается и... ледники вновь начинают наступать — ведь испарение увеличилось! Океан продолжает нагреваться, на Земле становится тепло и сыро, полярные моря полностью очищаются ото льдов — ледники питаются хорошо.

Превосходная гипотеза! Недавно она получила математическое подтверждение — братья Сергины применили для ее доказательства теорию автоматического регулирования (ТАР).

Земля — система автоматического регулирования!

Характерный признак системы — обратные связи. Например, обратную связь осуществляет центробежный регулятор Уатта — он устанавливает по

стоянное число оборотов паровой машины. В системах с обратными связями при определенных условиях возникают незатухающие автоколебания. Вспомните хорошо знакомые вам маятниковые часы с анкерным ходом, ламповый генератор с обратной индуктивной связью, электромеханический маятник...

А не является ли паша Земля автоколебательной системой громадных размеров? Географ решил описать процессы и факторы, влияющие на климат, а математик изобразил их в виде прямоугольников и установил связи между ними. Для математика все равно, какой механизм «спрятан» в прямоугольнике, важно лишь, что входит туда и что выходит и как связаны входные и выходные величины.

Копия Земли

С моделированием и аналоговой .машиной вы уже знакомились в «ЮТе» № 2 за 1969 г. («Азбука кибернетики»). Нужно было каждое звено структурной схемы заменить эквивалентным устройством-моделью, осуществляющим нужную нам математическую зависимость. Аналоговая машина умеет многое. Смоделировать функцию у=у(х)? Это сделает «реостат». Увеличить сигнал х в 5 раз? Пропустим х через усилитель. А вот задача посложнее: подавая на вход устройства напряжение, равное расстоянию, пройденному автомобилем, на выходе получить напряжение, равное его скорости. С этим справится дифференцирующая RC-ячейка. Обратную задачу: на входе — скорость, а на выходе — расстояние — решает интегрирующая RC-ячейка. На аналоговой машине можно промоделировать за минуты процесс, длящийся месяцы, и, наоборот, целый час наблюдать, как изменяются координаты снаряда, полет которого продолжается несколько секунд. Это достигается изменениями масштаба времени, единиц измерения и т. п.

Итак, С. Сергин и В. Сергин построили структурную схему, «математический портрет», или, говоря научно, «математическую модель» системы «земная поверхность — атмосфера». Они исследовали ее с помощью моделирования на электронной аналоговой машине.

39