С. П. Савин, В. П. Будаев, Л. М. Зеленый,  В. Н. Луценко, Н. Л. Бородкова

 

Цикл работ на конкурс ИКИ РАН 2011 г.

 

 

Изучение аномальной динамики пограничной плазмы

 

 

На основе данных спутников Интербол-1, gEOTAIL, THEMIS и CLUSTER объяснен механизм аномальной динамики магнитослоя, границы которого могут локально деформироваться на расстояния, сравнимые с его толщиной. Так, граница магнитосферы - магнитопауза - прогибается на несколько радиусов Земли R_E под действием сверхмагнитозвуковых плазменных струй

Проведен сравнительный анализ фундаментальных свойств флуктуаций вблизи границ плазмы, удерживаемой в термоядерных установках, и турбулентных погранслоях (ТПС) магнитосферы Земли, показавший схожесть их основных статистических характеристик, в том числе, зависимости от масштабов (скейлинга) структурных функций и параметров мультифрактальности. Наблюдаются перемежаемый характер флуктуаций и аномальный перенос массы и импульса за счет спорадических инжекций плазменных потоков с вероятностью больших амплитуд потока значительно большей, чем предсказывается гауссовым законом классической диффузии. Турбулентность в периферийной области удержания плазмы в термоядерных установках и в ТПС обладает обобщенным свойством масштабной инвариантности в широком диапазоне характерных длин, простирающемся вплоть до масштабов диссипации. Экспериментальные скейлинги, полученные в плазменных ТПС, используются для сравнения с аналогичными результатами экспериментов в нейтральных средах, что позволяет выявить универсальные свойства развитой турбулентности. Скейлинги ТПС описываются лог-пуассоновской моделью с квазиодномерными диссипативными структурами. Закон среднеквадратичного смещения частиц, ádx²ñ, со временем, t, полученный из экспериментальных параметров лог-пуассоновского распределения, ádx²ñ ч t ^a , с показателем a ' 1,2 ¸ 1,8 свидетельствует о наличии супердиффузии в изучаемых ТПС. Определение характера обобщенного диффузионного процесса из имеющихся регулярных данных является одним из необходимых шагов на пути количественного описания процессов переноса в ТПС.

 

 

Литература

 

1. С. П. Савин¹, В. П. Будаев^1,2, Л. М. Зеленый¹, Э. Амата³, Д. Сайбек⁴, В. Н. Луценко¹, Н. Л. Бородкова¹, Х. Занг⁴, В. Ангелопулос⁵, Я. Шафранкова⁶,

З. Немечек⁶, Я. Бленцки⁷, Й. Бюхнер⁸, Л.В. Козак⁹, С. А. Романов¹,

А. А. Скальский¹, В. Красносельских¹⁰

¹ Институт космических исследований РАН, ² Национальный исследовательский центр 'Курчатовский Институт', ³ Interplanetary Space Phys. Inst., Roma, Italy, ⁴ NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA, ⁵ University of California, Berkeley, USA, ⁶ Charles University, Prague, Czech Rep., ⁷ Space Research. Center, Warsaw, Poland, ⁸ Max-Planck Inst. Solar Physics, Katlenburg-Lindau, Germany, ⁹ Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, кафедра астрономии и физики космоса, Украина, ¹⁰ Lab Phys. Chem. Envir., Orleans, France.

Аномальное взаимодействие потока плазмы с погранслоем геомагнитной ловушки,

Письма в ЖЭТФ, т. 93, ? 12, 837-846, (2011).

 

2. В.П. Будаев^1,2, С.П. Савин², Л.М. Зеленый²

Наблюдения перемежаемости и обобщенного самоподобия в турбулентных пограничных слоях лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению количественных характеристик переноса.

¹РНЦ Курчатовский институт , 123182, пл. Курчатова 1, Москва, Россия

²Институт космических исследований Российской Академии Наук, 117997, Москва, Россия

УФН, т. 181, ?9, 905-952, (2011)