造父变星型振子造父变星型振子,1955年天文学家W.S。Krogdahl在天体物理学学报上发表《天体的搏动是一种极限环现象》[1]。 Krogdahl用下列非线性常微分方程组模拟造父变星的半径随时间的变化[2]: y ′ = b ∗ ( 1 − x ( t ) 2 ) ∗ y + a ∗ ( 1 − 1.5 ∗ a ) ∗ y ( t ) 2 − x ( t ) + 2 ∗ a ∗ x ( t ) − ( 7 / 6 ) ∗ a 2 ∗ x ( t ) 3 {\displaystyle y'=b*(1-x(t)^{2})*y+a*(1-1.5*a)*y(t)^{2}-x(t)+2*a*x(t)-(7/6)*a^{2}*x(t)^{3}} x ′ = y ( t ) {\displaystyle x'=y(t)} 造父变星的半径变化用下式表达: r ( t ) = r 0 ∗ ( c + x ( t ) ) 1 / 3 {\displaystyle r(t)=r_{0}*(c+x(t))^{1/3}} 此微分方程组无解析解,但可以用龙格-库塔法定性求得数值图解。 设参数params := a = .1*(1/3), b = .5,c=10; 初始条件:init:= x(0) = 1.1, y(0) = 0 造父变星半径随时间之变化图 造父变星极限环 造父变星型振子相图 参考文献 ^ W.S.Krogdahl Stellar Pulsation as a limit cycle phenomena. Astrophysical Journal, 122:43,1955 ^ Richard H.Enns & George C. McGuire Nonlinear Physics with Maple for Scientists and Engineers, p189