До теорії МГД-хвиль у внутрішній магнітосфері
Рубрика:
| 1Черемних, ОК, Бурдо, ОК, Кременецький, ІО, Парновський, ОС 1Інститут космічних досліджень Національної академії наук України та Державного космічного агентства України, Київ |
| Косм. наука технол. 2001, 7 ;(5-6):044-063 |
| https://doi.org/10.15407/knit2001.05.044 |
| Мова публікації: російська |
Анотація: Розглянуто низькочастотні збурення плазми в магнітосферній плазмі, що задовольняють нерівності
|Ñψ×ÑX|/Ñψ, |(B×Ñψ)×ÑX|/(|B||×Ñψ|) >> |X|/b, |B×ÑX|/|B|,
де X - будь-який компонент вектора зміщення плазми, В- магнітне поле, ψ- мітка магнітної поверхні, b - характерний просторовий масштаб зміни рівноважних величин. З рівнянь ідеальної магнітної гідродинаміки, використовуючи загальні властивості диференціальних операторів у довільній потоковій системі координат, умови балонності збурень і модель дипольного магнітного поля Землі, отримана система рівнянь малих коливань, що описує як дрібномасштабні, так і крупномасштабні збурення. Показано, що у наближенні «холодної» плазми отримані рівняння описують тороїдальні і полоїдальні альвенівські моди. Встановлено, що при врахуванні скінченного тиску в магнітосферній плазмі реалізується додаткова гілка повільних магнітозвукових коливань, яка «зачіплена» з полоїдальною альвенівською модою. Досліджено стійкість балонних збурень. Показано, що із збільшенням тиску полоїдальні альвенівські моди переходять в нестійкий режим. За допомогою енергетичного принципу і рівнянь малих коливань досліджено стійкість цих мод. Проаналізовано залежність межі стійкості полоїдальних альвенівских мод від величини і профілю тиску і параметра Мак-Ілвайна. Приведено числові оцінки для типових значень плазмових параметрів і радіальних профілів тиску магнітосферної плазми.
|
| Ключові слова: збурення, магнітна гідродинаміка, магнітосфера |
References:
1. Бернштейн А., Фримен Е., Крускал М., Кулсруд Р. Энергетический принцип для проблемы гидромагнитной устойчивости // Проблемы современной физики. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1958.—С. 85—110.
2. Бурдо О. С., Верхоглядова О. П., Черемных О. К. Изучение баллонных мод во внутренней магнитосфере Земли // Изв. Академии наук. Сер. физическая.—2000.—64, № 9.— С. 1896—1900.
3. Иванов В. Н., Похотелов О. А. Желобковая неустойчивость в плазменном слое магнитосферы Земли // Физика плазмы.—1987.—13, № 12.—С. 1446—1454.
4. Кадомцев Б. Б. Гидромагнитная устойчивость плазмы. // Вопросы теории плазмы. — М.: Госатомиздат, 1963.— Т. 2.—С. 132—176.
5. Климушкин Д. Ю. Метод описания альфвеновской и маг-нитозвуковой ветвей колебаний неоднородной плазмы // Физика плазмы.—1994.—20, № 3.—С. 309—315.
6. Никифоров А. Ф., Уваров В. Б. Специальные функции математической физики. — М.: Наука, 1987.—316 с.
7. Пустовитов В. Д., Шафранов В. Д. Равновесие и устойчивость плазмы в стеллараторах // Вопросы теории плазмы.—1987.—Вып. 15.—С. 146—293.
8. Редерер X. Динамика радиации, захваченной геомагнитным полем. — М.: Мир, 1972.—192 с.
9. Cheng С. Z., Chang Т. С., Lin С. A., Tsai W. Н. Magne-tohydrodynamic theory of field line resonances in the magneto-sphere // J. Geophys. Res.—1993.—98, N A7.—P. 11339— 11347.
10. Cheremnykh O. K., Revenchuk S. M., Omelchenko A. Ya., Burdo O. S. Theory of quasi-flute modes in toroidal plasma configurations // Phys. Scripta.—1995.—51.—P. 264—276.
11. Cummings W. D., O'Sulivan R. J., Coleman P. J. Standing Alfven waves in the magnetosphere // J. Geophys. Res.— 1974.—74.—P. 778—789.
12. Engebretson M. J., Zanetti L. J., Poterna T. A., Acuna М. Н. Harmonically structured ULF pulsations observed by the AMPTE ССЕ magnetic field experiment // Geophys. Res. Lett—1986.—13.—P. 905—911.
13. Gold T. Motions in the magnetosphere of the Earth // J. Geophys. Res.—1959.—64.—P. 1219—1226.
14. Hameiri E., Laurence P., Mond M. The ballooning instability in space plasmas // J. Geophys. Res.—1991.—96.—P. 1513— 1518.
15. Lakhina G. S., Mond M., Hameiri E. Ballooning mode instability at the plasmapause // J. Geophys. Res.—1990.—95, N A4.—P. 4007—4016.
16. Lee D.-Y. Ballooning instability in the tail plasma sheet // Geophys. Res. Lett.—1998.—25, N 21.—P. 4095—4098.
17. Lee D.-Y., Min K. W. On the possibility of the MHD-ballooning instability in the magnetotail-like field reversal // J. Geophys. Res.—1996.—101, N A8.—P. 17347—17354.
18. Liu W. W. A note on the interchange stability criterion // J. Geophys. Res.—1996.—102, N A12.—P. 27443—27447.
19. Lui A. T. Y., Hamilton D. C. Radial profiles of quiet time magnetospheric parameters // J. Geophys. Res.—1992.—97.— P. 13325—13332.
20. Spies G. O. Magnetohydrodynamic stability theory with closed magnetic field lines // Phys. Fluids.—1974.—17, N 2.— P. 400—408.
21. Tsyganenko N. A. Modelling the Earth magnetospheric magnetic field confined within a realistic magnetopause // J. Geophys. Res.—1995.—100, N A4.—P. 5599—5612.