Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 16
Очень интересная история про маргаритки. Буду детям рассказывать. Спасибо.
Называется Модель Лавлока. Лично я читал про маргаритковый мир в книге «Кирилл Еськов: Удивительная палеонтология. История Земли и жизни на ней». Очень рекомендую книгу. Написано не как скучные исторические факты, а как последовательный рассказ с причинами, следствиями и примерами.
Ещё из книги запомнилось, например, что большие динозавры не могли заботиться о потомстве и «обучать» детей, потому что у яйца есть ограничение по размерам. Слишком большое должно быть с очень толстой скорлупой, что влечёт недостаток кислорода (не проходит сквозь стенки), но мелкие дети очень активно гибнут под ногами больших родителей.
модель Лавлока
Итак, модель Лавлока. Гипотетическая планета, имеющая те же примерно параметры, что и Земля, вращается вокруг звезды того же спектрального класса, что и наше Солнце. Большую часть поверхности планеты занимает суша, которая повсеместно обводнена и допускает существование жизни. Планета называется Маргаритковый Мир, ибо единственная форма жизни на ней – маргаритки (Bellis) с темными и светлыми цветами (ТМ и СМ). Эти растения способны существовать в температурном диапазоне от 5 до 40°C, предпочитая температуру 20°C. Светимость местного Солнца, согласно одной из современных астрофизических гипотез, закономерно возрастает по мере его «старения», поэтому температура планетной поверхности вроде бы должна на протяжении всей ее истории увеличиваться, причем практически линейно.
Но вот экваториальная область планеты нагрелась до оговоренных 5°C, и тут на сцене появляются наши маргаритки – ТМ и СМ в примерно равной пропорции. При этом в тех местах, где доля темных цветов случайно окажется выше средней, локальное альбедо будет несколько уменьшаться, а грунт прогреваться до более высокой температуры, т.е. более близкой к оптимальным для маргариток 20°C. В итоге ТМ получат селективное преимущество перед СМ и доля последних уменьшится до предела. С этого момента в системе складывается положительная обратная связь: темные цветы несколько понижают суммарное альбедо планеты; прогретая до 5°C (и пригодная для жизни маргариток) область расширяется от экватора, что вызывает дальнейшее понижение альбедо, и т.д. Но вот наступает время, когда на планете, уже полностью заселенной ТМ, температура на экваторе переваливает за 20°C в результате усиления светимости Солнца. С этого момента селективные преимущества оказываются на стороне светлых цветов, увеличивающих локальное альбедо и понижающих температуру своих местообитаний. Расселение по планете СМ, вытесняющих ТМ, происходит по точно такой же схеме (от экватора к полюсам) и тоже с положительной обратной связью. Светимость Солнца тем временем продолжает расти; наступает момент, когда возможности СМ по кондиционированию среды обитания оказываются исчерпанными; температура переваливает за 40°C, и планета опять становится безжизненной. Так вот, расчеты Лавлока показали, что на протяжении почти всего времени между этими двумя критическими моментами температура поверхности планеты будет практически постоянной – около 20°C (рис. 15), несмотря на непрерывное возрастание светимости Солнца.
Даже такая суперпримитивная биосфера (состоящая из единственного вида растений, которые всего-то и умеют, что варьировать цвет своих лепестков) способна создавать эффект вполне космического характера – глобально менять температуру поверхности планеты. Однако более существен не факт изменения температуры, а то, что планета превращается в гомеостат и поддерживает свою температуру постоянной вопреки внешним изменениям (светимости Солнца). Замечательно и то, что система как целое работает с отрицательной обратной связью, хотя каждый из ее элементов – с положительной; это является характерной особенностью именно живых систем (вспомним, например, систему «хищник – жертва»).
Но вот экваториальная область планеты нагрелась до оговоренных 5°C, и тут на сцене появляются наши маргаритки – ТМ и СМ в примерно равной пропорции. При этом в тех местах, где доля темных цветов случайно окажется выше средней, локальное альбедо будет несколько уменьшаться, а грунт прогреваться до более высокой температуры, т.е. более близкой к оптимальным для маргариток 20°C. В итоге ТМ получат селективное преимущество перед СМ и доля последних уменьшится до предела. С этого момента в системе складывается положительная обратная связь: темные цветы несколько понижают суммарное альбедо планеты; прогретая до 5°C (и пригодная для жизни маргариток) область расширяется от экватора, что вызывает дальнейшее понижение альбедо, и т.д. Но вот наступает время, когда на планете, уже полностью заселенной ТМ, температура на экваторе переваливает за 20°C в результате усиления светимости Солнца. С этого момента селективные преимущества оказываются на стороне светлых цветов, увеличивающих локальное альбедо и понижающих температуру своих местообитаний. Расселение по планете СМ, вытесняющих ТМ, происходит по точно такой же схеме (от экватора к полюсам) и тоже с положительной обратной связью. Светимость Солнца тем временем продолжает расти; наступает момент, когда возможности СМ по кондиционированию среды обитания оказываются исчерпанными; температура переваливает за 40°C, и планета опять становится безжизненной. Так вот, расчеты Лавлока показали, что на протяжении почти всего времени между этими двумя критическими моментами температура поверхности планеты будет практически постоянной – около 20°C (рис. 15), несмотря на непрерывное возрастание светимости Солнца.
Даже такая суперпримитивная биосфера (состоящая из единственного вида растений, которые всего-то и умеют, что варьировать цвет своих лепестков) способна создавать эффект вполне космического характера – глобально менять температуру поверхности планеты. Однако более существен не факт изменения температуры, а то, что планета превращается в гомеостат и поддерживает свою температуру постоянной вопреки внешним изменениям (светимости Солнца). Замечательно и то, что система как целое работает с отрицательной обратной связью, хотя каждый из ее элементов – с положительной; это является характерной особенностью именно живых систем (вспомним, например, систему «хищник – жертва»).
Ещё из книги запомнилось, например, что большие динозавры не могли заботиться о потомстве и «обучать» детей, потому что у яйца есть ограничение по размерам. Слишком большое должно быть с очень толстой скорлупой, что влечёт недостаток кислорода (не проходит сквозь стенки), но мелкие дети очень активно гибнут под ногами больших родителей.
Рис. 15. «Маргаритковый Мир» Лавлока. Изменения температуры поверхности планеты с изменением светимости Солнца (1,0 – нынешнее состояние) при наличии единственной морфы маргариток (а) и при двух, «светлой» и «темной», способных кондиционировать среду обитания (б) (по Lovelock, 1982)
Блин, прочитал начало статьи и побежал вспоминать, где же я про такое читал и как это называется., а в статье подальше уже всё написано. 15 минут жизни потерял :-/
А какой смысл этой статьи? Изучение основ программирования?
Я ожидал красивых графиков результатов, анализа динамики развития ситуации. Любопытно посмотреть на устойчивость модели. Возможность существования стационарных состояний. Устойчивость этих состояний к возмущениям.
А сейчас это статья плана «есть интересная задача и я написал программу для неё. » Может и мне писать сюда все программки, что я пишу? (сарказм)
Я ожидал красивых графиков результатов, анализа динамики развития ситуации. Любопытно посмотреть на устойчивость модели. Возможность существования стационарных состояний. Устойчивость этих состояний к возмущениям.
А сейчас это статья плана «есть интересная задача и я написал программу для неё. » Может и мне писать сюда все программки, что я пишу? (сарказм)
Но ведь в программе Вы сами можете получить результаты, проверить ее устойчивость, посмотреть на графики, разве не в этом прелесть моделирования? Задача давно решена, усложнена, а потом решена снова, результаты можно найти при желании, наверное. Смысл статьи в том, чтобы рассказать про идею, и дать возможность самому поиграть с планетой.
Метод работает приблизительно следующим образомЧто значит «приблизительно»? В методе используются приближенные вычисления? В методе баги? Что-то еще?
Точность симуляции ± бесконечность?
Уточните пожалуйста свой вопрос
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Моделирование планеты маргариток