Развитие теории численного моделирования молекулярного состава межзвездной среды

• Автор: Васюнин, Антон Иванович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Астрохимические процессы и их значение для исследований межзвездной среды

1.1 Межзвездная среда — колыбель звезд и планет

1.2 Общая характеристика химических процессов в межзвездной среде

1.2.1 Химические процессы в газовой фазе

1.2.2 Газопылевое взаимодействие и химические реакции на

поверхности пылевых частиц

1.2.3 Особенности химии протопланетных дисков

1.3 Методы моделирования химических процессов в межзвездной среде

2 Анализ влияния неточностей скоростей химических реакций на результаты астрохимического моделирования молекулярных облаков
2.1 Уравнения химической кинетики и константы химических реакций
2.2 Метод расчета и анализа функций распределения модельных концентраций молекул

2.3 Результаты
2.3.1 Группы молекул по чувствительности к неточностям скоростей химических реакций
2.3.2 Влияние выбора распределения ошибок
2.4 Ошибки констант химических реакций и параметры
молекулярных облаков
2.5 Корреляция концентраций молекул с константами скоростей
отдельных реакций
2.6 Резюме
3 Анализ влияния неточностей скоростей химических реакций на результаты астрохимического моделирования протопланетных дисков
3.1 Модели физической структуры и химических процессов в
околозвездном диске
3.2 Метод расчета и анализа распределений модельных
концентраций молекул в диске
3.3 Результаты
3.3.1 Профили распределения модельных концентраций в диске
3.3.2 Распределение осредненных обилий в диске
3.3.3 Распределение дисперсий обилий и лучевых концентраций молекул
3.4 Выделение наиболее «проблемных» химических реакций
3.4.1 Метод обнаружения «проблемных» реакций
3.4.2 Наиболее «проблемные» реакции
3.5 Резюме

4 Стохастическое моделирование астрохимических систем
4.1 Необходимость учета стохастических эффектов при моделировании химии Eia поверхности пылевых частиц
4.2 Модель химической эволюции межзвездной среды
4.2.1 Микроскопическая модель химии на поверхности пылевой частицы
4.3 Принципы моделирования химических реагирующих систем
4.3.1 Микроскопическое описание химически реагирующей
системы
4.3.2 Химическое управляющее уравнение
4.3.3 Классический алгоритм стохастического моделирования
4.3.4 Вычислительно жесткие системы: Тау-скачок
4.3.5 Химическое уравнение Ланжевена
4.3.6 Термодинамический предел:
химические балансные уравнения
4.4 Реализация метода Монте-Карло для расчета химической
эволюции межзвездной среды
4.5 Исследование применимости классического и стохастического приближений для моделирования химических процессов в межзвездной среде
4.5.1 Исследование общего согласия методов
4.5.2 Исследование согласия методов для отдельных соединений
4.6 Обсуждение результатов
4.7 Резюме
Заключение

3. Разброс обилий 0.5-1.0 порядка величины.
4. Разброс обилий 1.0-2.0 порядка величины.
5. Разброс обилий 2.0-3.0 порядка величины.
6. Разброс обилий > 3.0 порядков величины.
На рис. 2.2 для различных групп чувствительности приведены сводные гистограммы, отражающие число входящих в группу химических соединений в зависимости от количества атомов в их молекулах. Для обоих вариантов физических параметров среды хорошо прослеживается тенденция попадания более сложных соединений в группу чувствительности с большим номером. Объяснение этого заключается в том, что к образованию более сложных соединений приводят более длинные последовательности химических реакций, нежели к образованию простых соединений. Накапливающиеся ошибки определения констант химических реакций в длинных последовательностях существенно снижают точность, с которой рассчитывается обилие конечного продукта — рассматриваемой сложной молекулы.
Случай темного облака
В этом случае рассматривалась среда, физические условия в которой типичны для большинства наблюдаемых молекулярных облаков. В табл. 2.3 приведено распределение по группам чувствительности большинства наблюдаемых атомарных и молекулярных компонентов (полная таблица для всех 394 компонентов была бы слишком громоздкой; при построении сводных гистограмм на рис. 2.2 учитывались все компоненты). В 1-ю группу попало 12 химических соединений (помимо указанных в таблице, в нее вошли также N2 и 02). Абсолютное большинство из 394 соединений попали во 2, 3 и 4 группы (34, 111 и 146 соединений, соответственно). Причем, большая часть часто наблюдаемых молекул оказалась во 2 и 3 группах (CS, Н2СО, NH3, СН3ОН, Н20, СН4, HCN и др.). Некоторые