Том 485, № 5 (2019)
- Год: 2019
- Статей: 23
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-5652/issue/view/764
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-56524855
Математика
О единственности решения обратной задачи дифракции на неоднородном теле с кусочно-гёльдеровым показателем преломления в специальном классе функций
Аннотация
Рассматривается задача восстановления кусочно-гёльдеровой функции, описывающей коэффициент преломления неоднородного препятствия монохроматической волны. Краевая задача дифракции сводится к системе интегральных уравнений. Доказывается эквивалентность интегральной и дифференциальной постановок задачи дифракции. Предложен двухшаговый метод решения обратной задачи. На первом шаге решается линейное интегральное уравнение первого рода; получены достаточные условия единственности решения интегрального уравнения первого рода в классе кусочно-постоянных функций. На втором шаге неизвестный коэффициент преломления явно выражается через полученное на первом шаге решение.
О предельной теореме Линдеберга-Феллера
Аннотация
В теореме Линдеберга-Феллера фигурирует условие Линдеберга, выполнение которого надо проверять для любого ε > 0. В работе формулируется не зависящее от ε условие в терминах некоторого обобщения моментов порядка 2 + α и показывается, что это условие эквивалентно условию Линдеберга и из выполнения этого условия для некоторого α > 0 следует его выполнение для любого α > 0. В неклассической постановке (при отсутствии условия равномерной бесконечной малости) В. И. Ротарь сформулировал аналог условия Линдеберга в терминах вторых псевдомоментов. В работе приводится такая же не зависящая от ε модификация и этого условия. Кроме того, обсуждаются варианты простых доказательств теорем Линдеберга-Феллера и Ротаря и некоторые связанные с этими вопросами неравенства.
Информатика
Явные методы расчёта жёстких задач Коши
Аннотация
Предложен явный метод, позволяющий решать жёсткие задачи Коши. Метод использует явные схемы и алгоритм выбора шага, основанный на кривизне интегральной кривой. Для нахождения кривизны построены явные формулы. Для схем Рунге-Кутты с числом стадий до 4 приведены наборы соответствующих коэффициентов схем. Проведена верификация метода на тестовой задаче с известным точным решением. Показано, что метод по точности и надёжности не уступает неявным методам, но кардинально превосходит их по экономичности. Приведён прикладной пример расчёта задач химической кинетики с 9 компонентами и 50 реакциями между ними.
Классификация лёгочных аномальных структур на основе изображений компьютерной томографии с использованием текстурных атрибутов и фрактальной размерности
Аннотация
Впервые обоснована и реализована процедура обнаружения и селекции аномальных структур в лёгких с использованием сканированных изображений многосрезовой компьютерной томографии. Новый метод характеризуется следующими этапами: предварительная обработка с использованием пороговой и морфологической фильтрации; формирование подозрительных областей интереса (ROI) на основе априорной информации; выделение аномальных зон на основе преобразования фрактальной размерности; вычисление информативных текстурных атрибутов для выделенных подозрительных структур в лёгких с последующей их классификацией алгоритмами SVM и AdaBoost. Дана физическая интерпретация предложенной системы компьютерной диагностики, и разработана её структурная схема. Моделирование предложенного метода детектирования и диагностики подтвердило преимущество нового подхода в терминах общепризнанных критериев: чувствительности и числа ложных обнаружений в изображении.
Механика
Об одной модели индентирования функционально-градиентной полосы
Аннотация
Представлена модель деформирования функционально-градиентной упругой полосы. Исследована задача о равновесии неоднородной упругой полосы под действием жесткого штампа параболической формы. Проведен сравнительный анализ построенных приближенных решений с решениями, построенными на основе метода конечных элементов для различных законов неоднородности полосы.
Спектр затухающей двумерной автомодельной турбулентности
Аннотация
Рассматривается затухающее двумерное однородное и изотропное турбулентное течение в автомодельном пределе, который достигается при больших значениях числа Рейнольдса, образованного по времени и кинетической энергии потока, если начальное значение усреднённой энстрофии стремится к бесконечности при вязкости, стремящейся к нулю. В этом случае скорость диссипации энстрофии имеет ненулевой конечный предел. Исследуются корреляционная функция поля завихренности и спектральная плотность энстрофии в инерционном интервале расстояний и волновых чисел, где эти функции свободны от влияния вязкости и параметров крупномасштабного течения. Оказывается, что в затухающей двумерной автомодельной турбулентности инерционный интервал существует в физическом пространстве, но отсутствует в пространстве волновых чисел. Это означает, что турбулентные вихри соответствующего размера не дают вклада в спектральную плотность, а известный закон “минус первой степени” не выполняется. Спектральная плотность энстрофии при больших волновых числах ведёт себя немонотонно - она сначала убывает быстрее, чем по закону “минус первой степени”, а затем в области диссипации имеет участок роста и второй максимум. При этом поток энстрофии по спектру на левой границе области диссипации составляет только часть от скорости диссипации энстрофии.
Анализ обобщённого уравнения теплопроводности применительно к решению динамической задачи термоупругости
Аннотация
В работе на основе приближённого решения дисперсионного уравнения представлен анализ системы уравнений динамической термоупругости с учётом обобщённого уравнения теплопроводности. Отмечается, что при волновом процессе теплопереноса реализуется достаточно интенсивный процесс энергообмена между тепловыми и упругими полями, при этом в зависимости от соотношений характерных времён релаксации может изменяться направление энергообмена.
Особенности динамического поведения балки Бернулли-Эйлера при движении теплового источника
Аннотация
Решена задача об источнике нагрева, действующем на определённую часть поверхности балки и движущемся вдоль неё с заданной скоростью v. Показано, что наиболее существенную роль в формировании изгиба балки, нагруженной сжимающей силой, оказывают сосредоточенные моменты, возникающие на движущейся границе источника нагрева. Отмечено, что при скорости движения источника меньше некоторой критической прогиб балки носит существенно немонотонный характер. При этом наибольший прогиб балки имеет место при достижении скоростью движения источника значения, соответствующего критической силе Эйлера.
Новые случаи интегрируемых систем пятого порядка с диссипацией
Аннотация
Показана интегрируемость некоторых классов однородных по части переменных динамических систем пятого порядка, в которых выделяется система на касательном расслоении к двумерным многообразиям. При этом силовые поля обладают диссипацией разного знака и обобщают ранее рассмотренные.
Физическая химия
Метод очистки и модификации материала для костных ксенотрансплантатов в бифазных средах, содержащих СО2 под высоким давлением
Аннотация
Впервые предложен перспективный метод очистки фрагментов костной ткани животного происхождения от высокомолекулярных соединений в бифазных средах, содержащих СО2 под высоким давлением, а именно в растворах угольной и пероксиугольной кислот. Эффективность такой очистки подтверждена с помощью СЭМ и ИК‑спектроскопии. Оказалось, что при экспозиции фрагментов костей в растворах угольной и пероксиугольной кислот под высоким давлением СО2 экстрагируются также и компоненты минеральной составляющей костной ткани, что при переосаждении экстракта позволяет получать высокодисперсные частицы гидроксиапатита. Структура и состав экстрактов исследованы методами РСА и сканирующей электронной микроскопии.
Геология
Новые изотопные ограничения на время формирования долеритов нерсинского комплекса Бирюсинского Присаянья
Аннотация
Представлены новые данные об изотопном Sm-Nd-составе долеритов нерсинского комплекса, согласованные с петрографическим изучением и результатами U-Pb-датирования детритовых цирконов из перекрывающих осадочных последовательностей Бирюсинского Присаянья. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии предполагаемого магматического события на уровне 1,6 млрд лет и однозначно указывают на неопротерозойский возраст интрузий. Исследование изотопной системы в породах и минералах позволяет утверждать, что источником породообразующего расплава была метасоматизированная мантия, а ход формирования пород происходил в несколько этапов.
Геохимия
Мультиизотопный состав серы сульфидов и микрофоссилии мезоархейского колчеданного рудопроявления Лекса Карельского кратона: новые данные о роли абиогенных и биогенных факторов при формировании древнейших руд
Аннотация
Приводятся первые данные о мультиизотопном составе серы сульфидов и фоссилизированных микроорганизмах, впервые обнаруженнных в мезоархейских (около 2,9 млрд лет) СКМ Карельского кратона. В результате детального электронно-микроскопического и микрозондового исследования выявлено присутствие в осадочных породах рудопроявления Лекса нескольких разновидностей предполагаемых микрофоссилий - силикатных кокоидов, пирит-марказитовых сфероидов и полых трубок. Показано, что изотопный состав серы коррелирует с типоморфными особенностями сульфидов, их составом и свидетельствует о существенном участии осадочной серы в колчеданном рудообразовании. Процесс осаждения сульфида железа происходил при активном биологическом участии.
Ксенолиты высокоглинозёмистых пироксенитов из четвертичных базальтов о. Шпицберген - свидетельство деламинации континентальной коры
Аннотация
Рассмотрено происхождение шпинель-гранатовых пироксенитов из ксенолитов в четвертичных базальтоидах о. Шпицберген (арх. Свальбард). Породы имеют высокое содержание Al2O3, MgO и низкое Cr. Первичная магматическая ассоциация Spl-Opx-Cpx и высокое содержание Al в пироксенах указывают на образование пород как кумулятов водосодержащих базальтовых расплавов в нижней коре при давлении порядка 1,2 ГПа. Преобразование структуры от магматической гипидиоморфнозернистой до метаморфической гранобластической и рост граната за счёт шпинели и высокоглинозёмистых пироксенов свидетельствуют о перемещении на глубину ниже границы фазового перехода шпинель-гранат в системе CaO-MgO-Al2O3-SiO2, не содержащей Cr2O3. Параметры равновесия Grt-Opx-ассоциации составляют 1060-1120 °C, 2,2-2,6 ГПа. Таким образом, магматические пироксениты были перемещены на большую глубину в мантию, что свидетельствует о деламинации в регионе нижней континентальной коры, содержавшей ультрамафические кумуляты.
Идентификация sp2-углерода в лунном грунте из пробы АС “ЛУНА 24”
Аннотация
При изучении образцов лунного реголита из проб АС “Луна‑24” с использованием методов рамановской спектроскопии установлено наличие трёх структурных модификаций углерода: аморфного sp2-углерода, шунгитоподобного углерода и турбостратного графита. Но при этом также не обнаружено признаков углеводородов и других органических соединений, что исключает загрязнение пробы на этапе подготовки и влияние клеящего слоя скотча, на котором были размещены изучаемые фрагменты реголита, и также загрязнение пробы выхлопом гидразиновых двигателей посадки спускаемого аппарата АС “Луна‑24”.
Низкотемпературные кислые расплавы вулкана Базман, Иран
Аннотация
Изучены включения силикатного расплава в кварцевых вкрапленниках экструзивного риолита кайнозойского вулкана Базман, Иран, связанного с процессом современной субдукции. Установлены низкие температуры силикатного расплава и высокие концентрации воды в нём. Микроэлементный состав расплава обнаруживает его сходство с кислыми расплавами островодужных обстановок.
Явления расщепления кристаллов при их росте - результат совместного действия эффектов Штернберга-Пунина и Ребиндера
Аннотация
Рассмотрены причины ростового блокования, расщепления, скручивания кристаллов. Эти явления - следствие совместного действия эффекта Пунина (суммарной автодеформации из-за межсекториальной гетерометрии, появляющейся при неравномерном захвате примесей разными гранями или их частями) и эффекта Ребиндера (резкого, в несколько раз, снижения прочности поверхностного слоя растущего кристалла, покрытого плёнкой маточного раствора, содержащего поверхностно-активные вещества).
География
Количественный подход к районированию аридных территорий России с учётом климатических и почвенно-гранулометрических параметров
Аннотация
Предложен новый количественный подход к районированию аридных территорий на основе нового для районирования климатического параметра (сумма превышений осадков над испаряемостью) и почвенно-гранулометрического коэффициента влагозарядки.
Биохимия, биофизика, молекулярная биология
Нейропротекторное действие амидных нейролипинов в моделях нейротоксичности на культуре человеческих нейроноподобных клеток SH-SY5Y
Аннотация
В условиях модели нейродегенерации с использованием линии нейроноподобных клеток SH-SY5Y человека амидные производные арахидоновой и докозагексаеновой кислот не защищали клетки от токсического действия нейротоксина 1-метил‑4-фенил-пиридиния (МФП+) и CoCl2, но защищали от влияния H2O2. Защитная активность нейролипинов начинала проявляться при концентрации 0,5 нМ, и используемые в работе нейролипины по этому признаку можно расположить следующим образом: докозагексаеноилдофамин > арахидоноилсерин >= арахидоноилглицин > арахидоноил гамма-аминомасляной кислоты >= этаноламид арахидоновой кислоты.
Исследование показателей гуморального иммунитета для оценки хронической боли
Аннотация
У больных с хронической болью в спине (ХБС) исследовали в динамике уровень естественных антител (е-Ат) против регуляторов боли (β-эндорфин, орфанин, серотонин, дофамин, гистамин, ангиотензин). У большинства пациентов в течение 21 дня при достоверном 3-кратном снижении выраженности боли, оценённой по визуально-аналоговой шкале при разных функциональных состояниях, титры е-Ат сохранились патологически повышенными по сравнению с нормой. Достоверное снижение уровня е-Ат в зависимости от используемого регулятора боли выявили у 4-20% пациентов. Эти наблюдения подтверждают гипотезу, что антитела могут быть фактором пролонгации боли, поэтому больным с ХБС можно рекомендовать индивидуальный анализ динамики е-Ат, который позволит прогнозировать дальнейшее течение заболевания.
Генетические элементы ответа на ксенобиотики (XRE) в составе гена CYP1A1 человека повышают активность промотора hTERT
Аннотация
Создали гибридный промотор 6XRE-hTERT, состоящий из опухолеспецифического промотора hTERT и шести копий элементов XRE из промотора гена CYP1A1 человека. На модели клеток рака лёгких человека показали, что элементы XRE в составе гибридного промотора существенно повышают активность промотора hTERT и обеспечивают активацию транскрипции репортёрного гена в ответ на обработку клеток лигандом AhR бенз(a)пиреном. Однако сходные эффекты были обнаружены и в клетках нормального эпителия бронхов человека линии HBEpC, что свидетельствует об утрате опухолеспецифической активности гибридным промотором 6XRE-hTERT. Элементы XRE могут быть использованы для неспецифического усиления транскрипции, но непригодны для создания опухолеспецифических промоторов с повышенной активностью.
Общая биология
Зимнее размножение цикломорфных млекопитающих: от феномена к явлению
Аннотация
В 2010 г. (год засухи) на Южном Урале впервые зарегистрирован феномен истинно зимнего размножения (ИЗР) малой лесной мыши (S. uralensis), подтверждённый морфофизиологическими параметрами и возрастными маркёрами. Родившийся зимой молодняк успешно реализовал репродуктивный потенциал в благоприятных климатических условиях. Истинно зимнее размножение животных и возрастной кросс в год засухи способствовали максимальному приросту численности и увеличению генетической гетерогенности популяции. В последующие годы ИЗР S. uralensis в лесостепной зоне Урала становится обычным явлением, что расценено как климатический паттерн. Экстремальная засуха привела к перестройке сообщества грызунов, индуцировала ИЗР S. uralensis, что способствовало увеличению численности вида.
Ультраструктура и наноморфология почек норки американской
Аннотация
Исследовали ультраструктуру субклеточных органелл клеток нефронов почек здоровых норок. Полученные данные сравнили с результатами трансмиссивной электронной микроскопии. Обнаружили сходство наноморфологии клеток почек при анализе электронограмм и изображений, полученных с помощью атомно-силовой микроскопии. Используемые методы позволили визуализировать эндотелиоциты капилляров гломерулы с углублениями цитолеммы в области фенестр, обеспечивающих фильтрацию крови, а в эпителиальной клетке проксимального отдела нефрона в области апикального полюса - мягкие структуры микроворсинок щёточной каёмки. На всём протяжении длины микроворсинок установили организованность их структуры и целостность мембраны. Полученные данные могут быть использованы для определения морфологических параметров здорового органа норок и при сравнительной диагностике нефропатологии.