Ludwigsburg 1999 – wissenschaftliches Programm

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DD: Didaktik der Physik

DD 14: Postersitzung

DD 14.16: Poster

Dienstag, 9. März 1999, 11:00–12:30, L 237, L 238a

Flußnetzwerke - Strukturbildung in der natürlichen Umwelt — •Claus Zeiger, Volkhard Nordmeier und H. Joachim Schlichting — Universität GH Essen, FB 7 Physik / Didaktik der Physik, 45117 Essen

Ein Beispiel für selbstorganisierende dissipative Systeme stellen Flußnetzwerke dar. Das wohl bekannteste und größte existierende Flußnetzwerk ist der Amazonas mit seinen Zuflüssen, aber auch Strukturen, wie sie bei der Entwässerung von Landschaftsgebieten entstehen, zeichnen sich durch eine typischerweise hierarchisch verzweigte, fraktale Struktur aus. Derartige Systeme sind offen, von Energie durchflossen und befinden im stationären Fließgleichgewicht. Unter Anwendung des Prigoginschen Extremalprinzips (der minimalen Entropieerzeugung) ist zu erwarten, daß sich in diesen Systemen in einem selbstorganisierten Prozeß eine solche Struktur ausbildet, bei der die Energiedissipationsrate beim Abfließen des zugeführten Wassers (im Laufe der Zeit) minimiert wird. Zur Untersuchung und zur Visualisierung der dadurch ablaufenden Optimierungsprozesse wird ein Computerprogramm vorgestellt, das mit einfachen Mitteln das oben beschriebene Verhalten simuliert: Ein Flußnetzwerk wird zufällig erschaffen und unter Minimierung der Energiedissipationsrate bis zu einem Optimum hin verändert.