МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Учебник посвящен решению экономических задач с помощью количественных методов. Изложен широкий круг проблем и методов классического математического анализа, линейной алгебры, математического программирования, теории игр, теории вероятностей, математической статистики, теории случайных процессов и нечетких множеств. Разнообразные примеры и задачи иллюстрируют применение рассмотренных методов. Представленные разделы относятся к циклу фундаментальных математических дисциплин, изучение которых является обязательным для подготовки специалистов в области экономики.

Учебник подготовлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания». Представлена широкая панорама естественнонаучных концепций в их историческом развитии, имеющих важное мировоззренческое и методологическое значение. Освещены различные процессы и явления в живой и неживой природе, принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем.

Практические занятия построены таким образом, чтобы студенты могли познакомиться с основными функциональными возможностями программы, получили практические навыки в регистрации растровых изображений, создании векторных карт и работе с геостатистикой. Практикум снабжен перечнем заданий и пояснениями к их выполнению. Пособие предназначено для бакалавров 3 курса, направления «География».

Анализируется реакция древостоев Западного Кавказа на возможное снижение численности доминирующих видов. Результаты показали, что в этом случае в древостоях следует ожидать роста численности сопутствующих видов, расширения ими спектра занятых местообитаний, появления новых видов (компенсационные процессы). Причем в древостоях одних типов можно ожидать существенного роста численности только одного из сопутствующих видов деревьев, преимущественно субдоминанта, в других – двух-трех, в третьих – большинства сопутствующих видов. Данные различия можно объяснить разным соотношением в ценозах видов деревьев с разной жизненной стратегией.

В случае заданного поля перемещений с использованием матричного подхода определяются деформации в длинном круглом цилиндре из несжимаемого материала, закручиваемом в условиях, близких к условиям плоской деформации. Рассматриваются различные аппроксимации представления матриц деформации, а также обобщающее их выражение в виде логарифма матрицы симметричного оператора, полученной путем перемножения прямой и транспонированной матриц оператора деформации (растяжения). Найдены выражения для компонент тензора деформаций.

Рассматривается пример нелинейного случайного блуждания на дискретной прямой Z. При определенном выборе параметров показывается, что он обладает некоторыми свойствами, отсутствующими в классическом случае, например имеет однопараметрическое семейство инвариантных мер и интеграл движения.

Итерационный попеременно-треугольный кососимметричный метод (ПТКМ) используется для решения СЛАУ, полученной при аппроксимации центрально-разностной схемой первой краевой задачи конвекции–диффузии–реакции и использовании стандартного перебора узлов сеточной области. Для знакопеременного коэффициента реакции даны достаточные условия неотрицатльной определенности матрицы СЛАУ, полученной в результате такой аппроксимации. Это свойство гарантирует сходимость достаточно широкого класса итерационных методов, в частности ПТКМ. На тестовых задачах проверено соответствие теории вычислительному эксперименту и дано сравнение ПТКМ и SSOR.

В пособии в сжатой и доступной форме освещены самые важные современные концепции физики, химии, философии, биологии и других наук о неживой и живой природе. Наиболее сложные вопросы и проблемы естествознания изложены в простой и ясной форме. Книга позволит быстро и качественно подготовиться к семинарам, зачетам и экзаменам.

Рассматриваются основные учения и школы современного естествознания, анализируется творчество выдающихся ученых-естественников, чьи идеи сыграли и продолжают играть исключительную роль в становлении и развитии духовной культуры, создании новой научной картины мира. Предлагается философское осмысление неживой и живой природы, учения о глубинном уровне структурной организации материи — элементарных частицах и полях, современные космологические концепции, теории, раскрывающие особенности пространственно-временного континуума, исследования взаимосвязи космоса и живой природы, систем «природа-биосфера-человек» и «биосфера-техносфера-ноосфера». Предлагаемые тесты способствуют более глубокому и эффективному усвоению дисциплины.

Предыдущие издания (ЮНИТИ, 1997, 1999, 2003) подтвердили актуальность этого учебного курса и возможность достижения главной цели — помочь студентам вузов (экономических и гуманитарных) овладеть современной естественно-научной картиной мира, синтезировать в единое целое гуманитарную и естественно-научную культуры, сформировать у будущих специалистов естественно-научный способ мышления, целостное мировоззрение. Учебник призван способствовать более эффективному усвоению курса и осознанию студентами фундаментальных принципов и закономерностей развития природы — от микромира до Вселенной.

Рассматриваемые в учебнике основные концепции естествознания составляют ядро современной научной картины мира и имеют важное значение для формирования научного мировоззрения и общей культуры студентов. Дается словарь важнейших терминов и понятий.

Учебник подготовлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания», которая входит в учебные планы всех гуманитарных специальностей вузов. В работе представлена широкая панорама концепций, освещающих различные процессы и явления в живой и неживой природе, описываются современные научные методы познания мира. Основное внимание уделено рассмотрению концепций современного естествознания, имеющих важное мировоззренческое и методологическое значение.

Учебное пособие является руководством по освоению и выполнению заданий дисциплины «Компьютерное моделирование». Содержит общие сведения о системе КОМПАС-3D, примеры моделирования деталей, создание сборки, контрольные вопросы. Пособие разработано в соответствии с учебной программой по дисциплине «Компьютерное моделирование».

Изложены результаты комплексных исследований по программе экспедиции «Арктический плавучий университет - 2014» на НИС «Профессор Молчанов» в акваториях Белого. Баренцева и Карского морей. Представлены данные по изучению арктических почв, биоресурсов прибрежных территорий. Рассмотрены вопросы адаптации человека к арктическим условиям. Проведен мониторинг арктического социокультурного пространства. Изучены политико-правовые и социально-экономические особенности поселений западного сектора Северного морского пути. Проведена ежегодная образовательная программа для студентов, магистрантов и аспирантов.

Сосна обыкновенная может приспосабливаться к различным экологическим условиям, развивая как глубоко идущую, так и поверхностную корневую систему. Данные о строении и развитии корневых систем сосны позволяют повысить эффективность лесокультурных, лесохозяйственных и гидротехнических мероприятий в лесопарковом хозяйстве, выявить опасные и аварийные деревья. Устойчивость деревьев связана с распределением скелетных корней в плоскости и их размерами. Поэтому целью исследования являлось изучение структуры корневой системы сосны в Архангельском лесничестве (Архангельская область). Исследования по изучению строения корневой системы сосны проводились в сосняках лишайниковом, мохово-лишайниковом, черничном и долгомошном. Корневую систему подроста и деревьев сосны изучали путем частичного или полного освобождения ее от почвы. Установлено, что в сосняке лишайниковом формируется полноценно развитый стержневой корень. В остальных типах леса стержневой корень имеет резко сбежистую форму (форму «редьки») или не развивается. У зрелых деревьев в сосняке черничном, долгомощном, мохово-лишайниковом четко выраженный стержневой корень отсутствует. В процессе взросления дерева он переходит в хорошо развитые горизонтальные корни или принимает горизонтальное направление. До 10-летнего возраста корневая система подроста развивается одинаково в различных типах леса. В более старшем возрасте происходит дифференциация структуры и пара-метров корневой системы в зависимости от условий произрастания. Превышение доли вертикальных корней после 10-летнего возраста указывает на наличие патологии корневой системы или нижней части ствола. Мощность корнеобитаемого слоя в сосняке черничном больше, но проникновение вглубь вертикальных корней и радиус скелетных корней преобладают в сосняке лишайниковом. Следовательно, устойчивость наземной части деревьев в сосняке лишайниковом формируется за счет развития стержневого и скелетных корней, в сосняке черничном – в результате значительной разветвленности как вертикальных, так и горизонтальных корней. Высокая вероятность вывала деревьев в сосняке долгомощном связана не только с поверхностной корневой системой, но и с патологией ее развития.

Методическое пособие «Краткий курс лекций по математическому анализу» предназначено для студентов направления «Педагогическое образование» естественно-научных профилей, содержит краткие теоретические сведения по ведущим разделам учебного курса «Математический анализ» и примеры решения основных задач. Пособие может быть использовано для подготовки к лекционным, семинарским занятиям, экзаменам и для самостоятельной работы студентов. Первая часть пособия посвящена определению функции – основного понятия математического анализа. Также рассматриваются вопросы, связанные с введением понятия предела.

Рассмотрена зависимость коэффициента динамической вязкости н-алканов от давления и температуры. На основании литературных данных построены однопараметрические корреляции для изобар. Выявлена линейная корреляция между температурами кипения, плавления и обнаруженным параметром барической зависимости вязкости для гомологического ряда алканов.

Разработана методика совместного количественного определения кортизола и его метаболита (6-бета-гидроксикортизола) в моче крыс. Анализ проводили с использованием метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемным масс-детектором. Предел количественного определения кортизола и его метаболита составил 1, 0 и 2, 5 нг/мл соответственно.

В статье предпринята попытка показать предпосылки создания и первый период деятельности кафедры аналитической химии химического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. Особое внимание уделено организаторской, учебной и научной работе первых заведующих кафедрой аналитической химии профессоров А. Е. Успенского и Е. С. Пржевальского на рубеже 1920-1930-х годов. В статье использованы архивные источники, партийно-государственные документы, научная литература и воспоминания участников описываемых событий.

В среде сверхкритического водного флюида при синтезе бемита и корунда в их структуре образуются оптически активные сложные структурные комплексы, включающие ионы церия, кислородные вакансии и гидроксильные группы.

В настоящее время садово-парковые предприятия Санкт-Петербурга ежегодно составляют паспорта (реестры) объектов озеленения, в которых возраст деревьев указывается лишь в трех градациях: до 5, 5…15 и 16…30 лет. Но древесные породы в городских насаждениях живут и дольше, увеличивая при этом высоту и диаметр ствола. При инвентаризации городской растительности замеряют высоту и диаметр, а возраст отмечают по градациям, что совершенно не объективно. Цель наших исследований – установить зависимость между возрастом деревьев, произрастающих в сложных экологических условиях города, их высотой и диаметром. Задачами исследований являлись: изучение видового разнообразия паркового ценоза Московского парка Победы; оценка возрастной структуры насаждений парка; распределение деревьев парка по видам растений и ступеням толщины; установление зависимости возраста деревьев от их высоты и диаметра; статистическая оценка полученных уравнений связи возраста, высоты и диаметра деревьев. При исследованиях использовали определители древесных пород, общепринятую методику замера таксационных показателей деревьев и компьютерную программу для получения уравнений связи между возрастом деревь-ев, их высотой и диаметром. Установлено, что наиболее тесная связь между этими показателями характеризуется параболической кривой, что подтверждается значени-ем коэффициента детерминации (0,35…0,84) и среднеквадратическим отклонением (2,45…4,97 %). Прямая и гиперболическая зависимости характеризуются менее тес-ной связью. Используя полученные уравнения связи, можно установить возраст де-ревьев, необходимый для оценки возрастной структуры древостоя и назначения лесо-водственных мероприятий в парковых насаждениях Санкт-Петербурга. Результаты исследований планируется использовать в практике садово-паркового хозяйства крупных мегаполисов, а также в учебном процессе подготовки бакалавров по следующим направлениям: лесное дело, ландшафтная архитектура, землеустройство, кадастры

Проведено исследование влияния внешних и внутренних факторов на процессы фор-мирования годичных колец для трех видов хвойных (Larix sibirica, Pinus sylvestris, Picea obovata), произрастающих на двух участках с различной степенью почвенного увлажнения в лесостепной зоне Южной Сибири. Получены и рассмотрены индекси-рованные хронологии ширины годичных колец и нормированные хронологии анато-мических характеристик клеток древесины (количество клеток в годичном кольце, их радиальные размеры, толщина стенок). Данные характеристики являются резуль-татами трех этапов дифференцировки клеток. Нормировка клеточных хронологий к 15 клеткам была проведена для возможности сравнения годичных колец с разным количеством клеток. Были выявлены и математически описаны взаимосвязи между исследованными характеристиками древесины. Ширина годичных колец зависит от продукции клеток (т. е. от их количества) и фактически является результирующей характеристикой этого этапа дифференцировки клеток, судя по очень высокому уров-ню достоверности линейной аппроксимирующей функции. Радиальный размер клеток также существенно зависит от их продукции, эта зависимость нелинейная и аппрок-симируется экспоненциальной функцией. Связь между размером клетки и толщиной ее стенки более сложная, для ее аппроксимации были использованы полиномиальные функции. На основе этих соотношений предложена методика индексирования хроно-логий анатомических характеристик клеток. Были проанализированы статистические характеристики измеренных и индексированных хронологий (коэффициенты чувствительности, межсериальные коэффициенты корреляции, стандартные отклонения). Также проведен корреляционный анализ взаимосвязей разных характеристик между собой и одинаковых характеристик клеток, расположенных в разных частях годичного кольца. Результаты показали, что общий внешний сигнал наиболее сконцентрирован в камбиальной зоне, в процессе формирования клеток непосредственное влияние внешних факторов на их характеристики ослабевает. Для дендроклиматологии результаты данной работы дают методические приемы выделения влияния текущих климатических условий на анатомические характеристики клеток, что может быть использовано для реконструкции оказывающих значимое влияние на формирование древесины климатических факторов

На основании данных эксперимента, проведенного летом 2013 г., проанализирована пространственная изменчивость кислотности и химического состава атмосферных осадков в Москве и Подмосковье. Проанализированы синоптические процессы, применен метод обратных траекторий частиц. Показано, что более высокие значения pH характерны для восточных районов Подмосковья. Кислотные осадки могут наблюдаться как в центре города, так и в чистых удаленных районах. По составу ионов в целом можно говорить о преобладании кальция в комбинации с гидрокарбонатами, хлоридами, сульфатами. В пространственном распределении устойчивее сохранение соотношений основных ионов, а не минерализации и pH. В целом довольно пестрая картина распределения минерализации и pH (особенно внутри мегаполиса), скорее всего, свидетельствует о преобладании влияния локальных источников на загрязнение атмосферных осадков.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре аналитической хими и химического факультета Воронежского государственного университета.

Представлены результаты исследования региональных особенностей климатических колебаний пространственно-временного распределения льдов на акватории Баренцева моря в 1977—2010 гг. Показана динамика межгодовой и сезонной изменчивости основных элементов ледового режима (площадь ледяного покрова, положение кромки льда, продолжительность ледового периода). Выявлены общие черты и различия ледовых условий исследуемых акваторий.

На основе данных за 1948-2004 гг. с помощью объективных методов автоматической идентификации циклонов были выявлены основные районы зарождения средиземноморских циклонов, описаны основные закономерности путей их перемещения, определены особенности межсезонной изменчивости характеристики зарождения и перемещения средиземноморских циклонов.

Разработана комплексная двухмерно-одномерная математическая модель и численный метод для исследования волновых процессов в проточных системах открытых русел и водоемов. Математическая модель основана на базе одномерных, осредненных по поперечному сечению уравнений гидродинамики (уравнения Сен-Венана) и двухмерных, осредненных по ширине русла или водотока (продольно-вертикальная модель). Численный метод разработан с применением неявных разностных схем.

Становление гидрометеорологической службы Украины происходило в неразрывной связи с ее развитием в Российской империи, куда Украина вошла с середины 17 в. В первой четверти 19 в. появились местные гидрометеорологические станции в Севастополе, Керчи, Херсоне, Николаеве, Одессе, а также любительские станции в Киеве, Полтаве, Бердичеве.

Рассматривается новый подход к круглогодичному ежесуточному мониторингу свойств морского льда по многоспектральным измерениям спутникового радиометра AMSU. Обнаружено, что в теплый период года наблюдаются увеличение значений индекса рассеяния морского льда и его аномально большая изменчивость. Проведен анализ основных причин, влияющих на изменение значений индекса рассеяния льда в разные сезоны.

По данным реанализа NCEP/NCAR и архива GPCP проведено обобщение сценариев развития аномалий крупномасштабного влагообмена раздельно для теплой и холодной фаз явления Эль-Ниньо — южное колебание.

Исследовано комплексное (термическое и динамическое) воздействие атмосферы на гидрологические характеристики поверхностного слоя моря. Установлена качественная схема взаимодействия между гидрометеорологическими процессами. Получены взаимосвязи между интенсивностью действия ветра северных и южных румбов и температурой воздуха, воды, уровнем моря и соленостью в прибрежной зоне моря для зимнего и летнего сезонов.

Проведено детальное исследование условий длительной стабилизации субтропического антициклона в несвойственном для него районе умеренной зоны и выявлены причины его многократной регенерации. Выделено пять периодов регенерации субтропического антициклона, связанных с вхождением в его циркуляцию подвижных и относительно холодных антициклонов умеренных и высоких широт, развивающихся в тылу циклонических серий.

На основе анализа статистической однородности многолетних рядов среднегодовых значений температуры воздуха и годового количества осадков выявлены пространственно-временные закономерности их изменения по течению реки Белая. Установлено, что к настоящему времени на водосборе реки Белая произошло потепление и отмечается увеличение количества выпавших осадков.

30 сентября 2011 г. исполняется 120 лет со дня рождения известного полярного исследователя Отто Юльевича Шмидта (1891-1956 гг. ), выдающегося ученого, государственного деятеля, вице-президента АН СССР, академика РАН и АН Украины, Героя Советского Союза, одного из основателей Северного морского пути.

В портретной галерее директоров Арктического и антарктического научно-исследовательского института первый - портрет Рудольфа Лазаревича Самойловича, который в 1920 г. возглавил Северную научно-промысловую экспедицию, преобразованную через 5 лет в Институт по изучению Севера, а затем во Всесоюзный арктический институт.

В рамках анализа способов определения отражающей способности снежно-ледяного покрова показано, что вопрос о методике измерения альбедо торосистого образования исследован недостаточно. Представлены результаты натурных экспериментов, выполненных на арктическом морском льду. Обсуждаются результаты измерений альбедо торосов с помощью разных методик.

Анализируется развитие долгоживущего кучево-дождевого облака в пустынной части Саудовской Аравии 10 апреля 2008 г. Выполнено численное моделирование облака с использованием нестационарной полуторамерной модели. Получены данные о динамике развития Cb и его наковальни.

Исследование особенностей формирования и эволюции кучево-дождевого облака над пустынным районом Аравийского полуострова, а также изучение возможностей использования полуторамерной численной модели конвективного облака для корректного моделирования развития облаков в специфических условиях пониженной фоновой влажности.

8 ноября 2011 г. исполнилось 100 лет со дня рождения Оскара Григорьевича Кричака (1911-1960 гг. ). Оскар Григорьевич внес значительный вклад в экспериментальные и синоптические исследования атмосферных процессов. Он был одним из активных участников развития гидрометеорологической службы нашей страны.

15 октября 2011 г. исполнилось 100 лет со дня рождения доктора географических наук, профессора Семена Семеновича Гайгерова. Под руководством С. С. Гайгерова в Центральной аэрологической обсерватории в течение многих лет проводились обработка, контроль и научный анализ аэрологических данных, собранных в полярных районах.

Изложены результаты оценки краткосрочного прогнозирования сильных осадков и сильного ветра на высоте 10 м с помощью трех негидростатических моделей из семейства Weather research and Forecasting (WRF) : ARW, ARW Glob и NMM. Прогнозы по всем трем моделям велись на двух сетках. Шаг по горизонтали внешних сеток составлял от 9 до 16, 5 км, а шаг вложенных сеток - от 3 до 5, 5 км.

В 50-60-е годы 20 века в связи с освоением новых нефтеносных районов Сибири, Крайнего Севера, созданием там новых городов возникла большая потребность в специалистах-метеорологах с высшим образованием. В Пермском государственном университете в 1960 года была основана кафедра метеорологии.

1 апреля 1885 г. начались метеорологические наблюдения на территории современного Миллерово, расположенного на северо-западе Ростовской области. За годы существования станции существенно менялось оснащение ее приборами. Флюгеры были заменены анеморумбометрами, установлен прибор по инструментальному определению высоты нижней границы облаков. С ноября 2009 г. на станции Миллерово проводится опытная эксплуатация автоматического метеорологического комплекса.

Основной задачей Главного радиометеорологического центра является выполнение функций главного центра сбора и распространения информации в системе Росгидромета, а также Центра телесвязи Мирового метеорологического центра Москва и Регионального узла телесвязи в рамках Глобальной телесвязи Всемирной метеорологической организации.

Обь-Иртышское (Омское) управление создано 1 апреля 1940 г. На территории от границ Казахстана до Карского моря работало в то время 53 метеорологических и 5 гидрологических станций, 27 метеорологических и 50 гидрологических постов. Оперативная сеть состояла из 6 подразделений Бюро погоды и 5 авиаметеорологических станций.

Предложен новый безразмерный показатель, позволяющий оценивать аридность физико-географических территорий в любых пространственных и временных масштабах. На примере территории Узбекистана показаны возможности применения этого параметра.

На основе измерений колебаний поверхности морского льда на ледовых дрейфующих станциях сделана оценка интегральной по площади толщины льда в Арктическом бассейне. Линейный тренд в 1970-1990 гг. свидетельствует об уменьшении средней по всему Арктическому бассейну толщины льда примерно на 10 см, что составляет 3 процента средней толщины льда (-3 м).

Исследованы биоклиматические условия Южного федерального округа, характеризующие климатическую комфортность для организма человека, и по рассчитанным значениям коэффициентов К [м]I выполнено районирование территории.

В 2009 г. исполняется 100 лет со времени начала издания в России навигационных пособий по приливам. С 1909 г. таблицы приливов являются навигационным пособием, обязательным при плавании в морях с приливами для судов военно-морского, морского и пассажирского флотов.

Днем основания гидрометслужбы Камчатки принято считать 1 августа 1934 г., когда было создано Петропавловское на Камчатке управление Единой гидрометеорологической службы. В настоящее время наблюдательная и оперативная сеть УГМС насчитывает 38 станций и 107 постов, где производятся все виды гидрометеорологических наблюдений.