Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://www.iki.rssi.ru/comp/2014/Malova.htm
Дата изменения: Wed Oct 29 16:22:26 2014 Дата индексирования: Sun Apr 10 02:26:14 2016 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п п п п |
Цикл работ Х.В.
Маловой, В. Ю. Попова, Е.Е. Григоренко, А.Ю. Малыхина, Л.М. Зеленого посвящен анализу квазиадиабатической
динамики заряженных частиц в токовом слое магнитосферного хвоста. В частности:
1) анализируется связь хаотического движения частиц плазмы в модели токового
слоя со структурой токового слоя; 2) экспериментальные наблюдения токового слоя
хвоста в присутствии сдвиговой (шировой) магнитной
компоненты сопоставляются с результатами численного моделирования движения
частиц в токовом слое с магнитным широм.
Проведено
самосогласованное моделирование равновесного
тонкого токового слоя (ТТС) плазменного
хвоста магнитосферы Земли, толщина которого сопоставима с ионным гирорадиусом.
Исследование зависимости структуры
ТТС от параметров, характеризующих динамику
частиц и геометрию
магнитного поля, являлось основной целью
данной работы. В зависимости от
величин параметра адиабатичности, определяющего характер движения частиц
плазмы, и безразмерной нормальной
компоненты магнитного поля были рассмотрены следующие сценарии: А) параметр
адиабатичности пропорционален энергии
частиц, а нормальная компонента магнитного поля постоянная; Б) энергия
частиц фиксирована, при
этом параметр адиабатичности пропорционален величине нормальной
компоненты . Исследована структура токового слоя и
динамика частиц в нем в зависимости от изменения параметров. Показано, что в первом сценарии с ростом
параметра адиабатичности толщина токового
слоя уменьшается вследствие
уменьшения гирорадиусов ионов. Соответственно уменьшается радиус
кривизны магнитных силовых линий, а это приводит к росту вклада дрейфовых электронных токов
вблизи нейтральной плоскости. Численными расчетами продемонстрировано, что токовые
равновесия могут существовать в области изменения параметра адиабатичности от 0.05
до 0.6. При параметра от 0.6 до 0.7 вклад электронных
дрейфовых токов в полную плотность тока много больше по сравнению с вкладом
ионов, а движение последних приобретает хаотический характер. При еще бóльших значениях параметра равновесных решений в
рамках данной одномерной модели не найдено. Таким образом, значение параметра
0.7 оказалось верхней границей применимости квазиадиабатической
модели токового слоя. В сценарии Б изменение параметра
κ в сторону увеличения приводит к появлению в токовом слое большого
количества квазизахваченных ионов, вследствие
чего токовый слой
утолщается, а амплитуда
плотности тока уменьшается. В
результате равновесные решения
существуют в гораздо
более узкой параметрической области по параметру адиабатичности от 0.05 до 0.25. Обсуждаются
последствия существования параметрических границ
равновесных
решений
для ТТС в реальных геомагнитных условиях.
Рассмотрен
эффект влияния продольной (вдоль линий тока) компоненты магнитного
поля в токовом слое (ТС) хвоста
магнитосферы Земли, и усиленной вблизи
его нейтральной плоскости, на неадиабатическую
динамику ионов при их
взаимодействии со слоем. Результаты моделирования движения неадиабатических
ионов в заданных магнитных конфигурациях,
аналогичных наблюдаемым в ТС
магнитосферного хвоста спутниками
CLUSTER, показывают, что при
наличии в ТС
некоторой начальной величины продольной компоненты магнитного
поля, наблюдается асимметрия 'север-юг'
в отражении/преломлении неадиабатических
ионов при их взаимодействии со
слоем. Наличие данной асимметрии способствует
формированию дополнительной системы
противоположно направленных
токов, текущих в северной и южной частях плазменного
слоя (ПС) в плоскостях
тангенциальных плоскости ТС и в направлениях, перпендикулярных направлению
тока в
ТС. Показано, что формирование такой
токовой системы, возможно,
ответственно за усиление
и дальнейшее поддержание
продольной компоненты магнитного поля вблизи нейтральной плоскости ТС. Возможность реализации данного сценария подтверждается
результатами анализа структуры ТС и
динамики ионов, выполненного для 17 интервалов
пересечения ТС спутниковым квартетом CLUSTER,
во время которых наблюдались колоколообразные пространственные распределения
продольной компоненты
магнитного поля, обусловленные ее возрастанием вблизи нейтральной плоскости
ТС.