4.3 Внутрішня критична смуга: вододіл між фазою частинок і фазою філаментного моря

Головна ／ Розділ 4: Чорні діри

Внутрішня критична смуга — це не різка межа, а доволі товстий, градуйований коридор. У міру руху всередину стійкі частинкоподібні намотування поетапно втрачають стабільність, і система переходить від структури, де переважають частинки, до бурхливого стану з високою густиною філаментного моря.

I. Визначення та невідворотна «смугова» природа

1. Визначення. Внутрішня критична смуга — це просторовий інтервал, у якому керовані, здатні утворювати частинки намотування безперервно поступаються режиму, де домінує густе філаментне море.
2. Чому це саме «смуга», а не лінія:
   • Різні пороги. Різновиди частинок і композитних намотувань мають відмінні пороги стабільності, тож слабші структури зникають першими, а міцніші — пізніше.
   • Різні часові масштаби. Розплетення, перез’єднання та повторне зародження відбуваються з затримками; отже, просторові градієнти тягнуть за собою часові «хвости».
   • Нерівномірне середовище. Локальні натяг і зсув мають організовану дрібну текстуру, а не однакові значення всюди.
     Підсумок: формується перехідний коридор фаз із виразною шаруватістю складу та часової динаміки.

II. Чому зростає нестійкість: три взаємопов’язані рушії

• Зовнішній натиск посилюється.
  У напрямку всередину натяг і зсув зростають. Намотування змушені тримати кривину та скрут на менших радіусах, тому «вартість утримання» різко зростає. Коли індивідуальні пороги перевищено, розпад стає вірогіднішим.
• Внутрішній ритм сповільнюється.
  Підвищений натяг знижує внутрішню частоту намотування. Повільніший ритм послаблює фазове зчеплення й самоузгодження, тож після збурень структура гірше відновлюється, а ефективна стабільність падає.
• Зовнішні збурювальні хвильові пакети частішають.
  Далі всередину збурення трапляються частіше. Фаза та амплітуда пакетів постійно «зчищають» межі намотувань, запускаючи мікроперез’єднання й мікророзриви. Накопичення дрібних ушкоджень замикається в каскади, які зрештою проштовхують цілі класи намотувань за межу стійкості.

Рушії підсилюють один одного. Сильніший зовнішній натиск сповільнює внутрішній ритм і полегшує проштовхування меж за критичний стан, отже, нестійкість набуває виразного міжмасштабного, ланцюгового характеру.

III. Шаруватість у межах смуги (ззовні досередини)

• Фронт повторного зародження.
  На зовнішній кромці ще можливі нетривале повторне зародження та щільне нашарування. Композитні структури спершу деградують до простіших намотувань, а далі поступово слабшають.
• Шар виходу слабких намотувань.
  Намотування з нижчим індексом стабільності втрачають стійкість масово. Зростає частка короткоживучих нестійких частинок та нерегулярних хвильових пакетів, а рівень «фонового шуму» підіймається.
• Шар виходу сильних намотувань.
  Намотування з вищими індексами стабільності також пробиваються зсувом і перез’єднанням; зерниста, «частинкова» фаза майже повністю зникає.
• Шар домінування філаментного моря.
  Система входить у густе «кипляче» філаментне море. Часто спостерігаються зсувні смуги, «іскрові» точки перез’єднання та багатомасштабні каскади, і середовище набуває вигляду густої «супової» маси.

Ці шари мають статистичний характер. Вони можуть взаємно вбудовуватися, а їхні межі не є прямими — це відповідає описаній градуальності та «шорсткості».

IV. Контраст станів по обидва боки смуги

• Зовні смуги. Частинкові структури ще здатні самопідтримуватися. Виникає повторне зародження, а щільне нашарування може триматися. Реакції повільніші; після збурень структури мають шанси повернутися до впорядкованого стану.
• Всередині смуги. Переважає турбулентність філаментного моря. Часті зсуви, перез’єднання та каскади. Збурення радше поширюються, ніж локально поглинаються; реакції швидші та мають помітну ланцюговість.

V. Динамічність: як змінюються положення та товщина

• «Дихання» під дією подій.
  Потужні події можуть тимчасово зсунути окремі ділянки смуги назовні, а після згасання — повернути їх назад.
• Обмеження загальним «бюджетом» натягу.
  Коли сумарний «бюджет» натягу зростає, смуга зміщується назовні та потовщується; коли зменшується — відступає всередину й стає тоншою.
• Напрямна упередженість.
  Уздовж осі обертання та великих структурних хребтів морфологія смуги часто відрізняється від інших азимутів. Це проєкція внутрішньої анізотропної динаміки, а не випадковий шум.

VI. Критерії розпізнавання: замість одного числа — три перевірки

1. Перевірка самопідтримання.
   • Зовні: більшість намотувань після збурень залишаються самопідтримуваними.
   • Всередині: більшість намотувань розпадаються на компоненти філаментного моря.
2. Перевірка статистичного складу.
   • Зовні: домінують довгоживучі частинки; короткоживучих компонентів мало і вони розрізнені.
   • Всередині: частка короткоживучих нестійких частинок і нерегулярних хвильових пакетів різко зростає й утворює суцільні ділянки.
3. Перевірка часової відповіді.
   • Зовні: реакції повільні та локальні.
   • Всередині: реакції швидкі та ланцюгові, із виразними слідами каскадів.

Якщо всі три перевірки одночасно вказують на перехід від самопідтримання до його втрати, відповідний інтервал доцільно вважати ефективною частиною внутрішньої критичної смуги.

VII. Підсумок

Внутрішня критична смуга — це градуйований перехідний коридор фаз. Зростаючий зовнішній натиск, сповільнення внутрішнього ритму та часті збурювальні хвильові пакети разом спричиняють поетапну втрату стійкості частинкоподібних намотувань і переводять систему від домінування частинок до домінування філаментного моря. Смуга має товщину, «дихає» та демонструє напрямну упередженість. Її ідентифікація не спирається на одне число: необхідно оцінювати здатність до самопідтримання, зміни статистичного складу та характер часової відповіді.