К теории МГД-волн во внутренней магнитосфере

Черемных, ОК, Бурдо, ОК, Кременецкий, ИА, Парновский, АС
Косм. наука технол. 2001, 7 ;(5-6):044-063
https://doi.org/10.15407/knit2001.05.044
Мова публікації: русский
Анотація: 
Рассмотрены низкочастотные возмущения плазмы в магнитосферной плазме, удовлетворяющих неравенству
ψ×ÑX|/Ñψ,  |(B×Ñψ)×ÑX|/(|B||×Ñψ|) >> |X|/b, |B×ÑX|/|B|,
где X - любой компонент вектора смещения плазмы, В - магнитное поле, ψ- метка магнитной поверхности, b - характерный пространственный масштаб изменения равновесных величин. Из уравнений идеальной магнитной гидродинамики, используя общие свойства дифференциальных операторов в произвольной поточной системе координат, условия балонности бурь и модель дипольного магнитного поля Земли, получена система уравнений малых колебаний, описывающая как мелкомасштабные, так и крупномасштабные возмущения. Показано, что в приближении «холодной» плазмы полученные уравнения описывают тороидальные и полоидальные альвеновские моды. Установлено, что при учете конечного давления в магнитосферно плазме реализуется дополнительная ветвь медленных магнитозвукових колебаний, которая «зацеплена» с полоидальной альвеновской модой. Исследована устойчивость баллонных возмущений. Показано, что с увеличением давления полоидальные альвеновские моды переходят в неустойчивый режим. С помощью энергетического принципа и уравнений малых колебаний исследована устойчивость этих мод. Проанализирована зависимость предела устойчивости полоидальних альвенивских мод от величины и профиля давления и параметра Мак-Илвайна. Приведены численные оценки для типичных значений плазменных параметров и радиальных профилей давления магнитосферной плазмы.
Ключові слова: возмущения, магнитная гидродинамика, магнитосфера
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.