En los sistemas dinámicos , la intermitencia es la alternancia irregular de fases de dinámica aparentemente periódica y caótica ( dinámica de Pomeau-Manneville ), o diferentes formas de dinámica caótica (intermitencia inducida por crisis). [1] [2]
Experimentalmente, la intermitencia aparece como largos períodos de comportamiento casi periódico interrumpidos por un comportamiento caótico. A medida que cambian las variables de control, el comportamiento caótico se vuelve más frecuente hasta que el sistema se vuelve completamente caótico. Esta progresión se conoce como la ruta de la intermitencia al caos .
Pomeau y Manneville describieron tres rutas hacia la intermitencia donde un sistema casi periódico muestra ráfagas de caos espaciadas irregularmente. [3] Estas (tipo I, II y III) corresponden al acercamiento a una bifurcación de nodo de silla , una bifurcación de Hopf subcrítica o una bifurcación de duplicación de período inverso . En las fases aparentemente periódicas el comportamiento es solo casi periódico, alejándose lentamente de una órbita periódica inestable . Finalmente, el sistema se aleja lo suficiente de la órbita periódica para verse afectado por la dinámica caótica en el resto del espacio de estados , hasta que se acerca nuevamente a la órbita y regresa al comportamiento casi periódico. Dado que el tiempo que pasa cerca de la órbita periódica depende sensiblemente de qué tan cerca el sistema entró en su vecindad (a su vez determinado por lo que sucedió durante el período caótico), la duración de cada fase es impredecible.
Otro tipo, la intermitencia de encendido y apagado, ocurre cuando un atractor caótico que antes era transversalmente estable y cuya dimensión es menor que el espacio de inserción comienza a perder estabilidad. Las órbitas casi inestables dentro de las órbitas del atractor pueden escapar al espacio circundante, lo que produce una explosión temporal antes de regresar al atractor. [4]
En la intermitencia inducida por crisis, un atractor caótico sufre una crisis , en la que dos o más atractores cruzan los límites de la cuenca de atracción de cada uno . A medida que una órbita se mueve a través del primer atractor, puede cruzar el límite y ser atraída por el segundo atractor, donde permanecerá hasta que su dinámica la mueva a cruzar el límite nuevamente.
El comportamiento intermitente se observa comúnmente en flujos de fluidos que son turbulentos o cerca de la transición a la turbulencia. En flujos altamente turbulentos , la intermitencia se ve en la disipación irregular de la energía cinética [5] y la escala anómala de los incrementos de velocidad. [6] La comprensión y el modelado del flujo atmosférico y la turbulencia en tales condiciones se complican aún más por la "intermitencia de la turbulencia", que se manifiesta como períodos de fuerte actividad turbulenta intercalados en un flujo de aire más tranquilo. [7] También se ve en la alternancia irregular entre fluidos turbulentos y no turbulentos que aparecen en chorros turbulentos y otros flujos turbulentos de cizallamiento libre. En el flujo de tuberías y otros flujos de cizallamiento limitados por paredes, hay bocanadas intermitentes que son fundamentales para el proceso de transición del flujo laminar al turbulento. El comportamiento intermitente también se ha demostrado experimentalmente en osciladores de circuitos y reacciones químicas.
