Физика космической плазмы

Физика космической плазмы
1.Предложено объяснение существования турбулентного пограничного слоя (ТПС) на высокоширотной границе магнитсоферы.
Исследования пограничного слоя с помощью нескольких космических аппаратов показывают, что взаимодействие потоков плазмы переходной области с высокоширотной магнитопаузой включает в себя слой, который характеризуется сильной нелинейной турбулентностью – турбулентный пограничный слой (ТПС). Этот слой снизу не ограничивается областью стагнации каспа, а распространяется в направлении хвоста до расстояний по оси Х вплоть до –15 Re, усиливаясь вдоль перехода от мантии к низкоширотному пограничному слою. Регистрируются магнитные пузыри, в которых происходит существенный нагрев плазмы переходной области (до ~ 300 Эв). Волны, наблюдаемые в ТПС имеют альфвеновскую природу, на что указывает их эллиптическая поляризация, а также их фазовая скорость, величина которой близка к альфвеновской. Многоспутниковые измерения, полученные 29 мая 1996, показывают, что ТПС и касп имеют большую пространственную и временную протяженность. Сверхзвуковой поток плазмы между магнитопаузой и вращательным разрывом, который охватывает пересоединенные линии магнитного поля в переходной области, соответствует теории каспа на основе сопла Лаваля. Обратный скачок скорости потока в дозвуковой режим, по всей видимости, объясняется взаимодействием с препятствием, которым в данном случае является увеличивающаяся плотность силовых линий магнитного поля, связанных с хвостом магнитосферы, а не известный механизм, основанный на нагрузке ионами, вытянутыми из ионосферы. Таким образом, наблюдаемый турбулентный пограничный слой возникает в результате взаимодействия потока ионов в токовом слое с деформированной вблизи каспа магнитопаузой. (с.н.с. к.ф.-м.н. Савин С.П. тел.333-11-00 е-mail ssavin@vm1.iki.rssi.ru, Savin, S., N. Maynard , I. Sandahl , H. Kawano , C. T. Russell, et al. Interface between the Cusp and the Magnetosheath: IACG Campaign 2 First Results, Adv. Space Res., submitted, 1999)

2.Получена оценка поперечной корреляционной длины структур солнечного ветра на основе многофакторного анализа параметров солнечного ветра по данным различных космических аппаратов.
Проведен многофакторный анализ корреляции потоков ионов солнечного ветра на основе многоспутниковых измерений. Путем сопоставления одновременных наблюдений потоков ионов солнечного ветра на широко разнесенных космических аппаратах (ИНТЕРБОЛ-1, WIND, IMP 8) получена зависимость коэффициента их кросс корреляции от расстояния между аппаратами и от параметров плазмы. Показано, что корреляция потоков ионов слабо спадает при увеличении от нуля до 100 Re расстояния между аппаратами в плоскости, перпендикулярной направлению движения солнечного ветра. Это позволило получить оценку "поперечной" корреляционной длины структур солнечного ветра в диапазоне 3-6 млн. км. Показано, что наиболее сильно указанная корреляция зависит от вариабельности потока (или плотности) ионов - с ростом уровня вариаций корреляция увеличивается. Обнаружено, что корреляция потоков для солнечного низкоскоростного ветра заметно выше, чем для высокоскоростного. (с.н.с., к.ф.-м.н. Г.Н.Застенкер тел. 333-1388, м.н.с Далин П.А. тел. 333-4356, e-mail:gzastenk@iki.rssi.ru, Dalin P.A., Zastenker G.N., Paularena K.I.,and Richarson J.D., The investigation of solar wind plasma correlations using multifactotal analysis by WIND and IMP-8 measurements, WID'S 99, pp.197-203, 1999, готовится статья к опубликованию в Космических Исследованиях)

3.Cистематический анализ показал, что можно выделить четыре характерных типа пересечений магнитопаузы на низких широтах.
В течение года был проведен систематический анализ низкоширотных пересечений магнитопаузы и низкоширотного пограничного слоя с помощью плазменного спектрометра СКА-1 и других приборов, установленных на спутнике Интербол-1. Выделены четыре различных класса пересечений: пересечения магнитопаузы с сильно структурированным низкоширотным пограничным слоем, пересечения с квазиоднородным пограничным слоем, пересечения без пограничного слоя и низкоширотный пограничный слой на осциллирующей магнитопаузе. Первый тип пересечений, главным образом, регистрируется при наличии южной компоненты межпланетного магнитного поля, при этом наблюдаются признаки пересоединения в окрестностях магнитопаузы. Квазиоднородный пограничный слой наблюдается преимущественно при северной компоненте магнитного поля. При этом регистрируются диспергированные ионные пучки, подобные тем, которые наблюдаются в области каспа, что указывает на связь этого класса пограничного слоя с пересоденинением, идущем на высоких широтах. Квазиоднородный пограничный слой характеризуется более высокой температурой ионов и электронов. Редко наблюдаемый класс погранслоя на осциллирующей магнитопаузе, скорее всего, связан с неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца. (зав.лаб.546, проф.Вайсберг О.Л., тел.333 34 56, e-mail:olegv@iki.rssi.ru) Two types of Low Latitude boundary layer, submitted to J.Geophys.Res)

4.Показано что достоверность измерения вариаций солнечного ветра на удаленном КА возрастает с увеличением амплитуды события. Предложен и реализован алгоритм предсказания геомагнитной активности непосредственно по измерениям солнечного ветра.
Своевременные измерения параметров солнечного ветра (СВ) необходимы для выработки надежного прогноза геомагнитной активности. Спутник расположенный в точке либрации L1, позволяет выполнять такие измерения непрерывно и с запасом по времени около 1 часа. Однако, из-за неоднородностей в структуре СВ, характеристики солнечного ветра, непосредственно взаимодействующего с магнитосферой Земли, могут отличаться от таковых, измеренных в удаленной точке структуры. Корреляционный анализ измерений солнечного ветра, проводившийся в предыдущих исследованиях, выявил существование значительных различий (низких коэффициентов корреляции) между измерениями на двух КА. Однако, такой подход не позволяет определить насколько зарегистрированные вариации существенны в геофизическом смысле, то есть с точки зрения их влияния на энергетику процесса взаимодействия СВ и магнитосферы Земли. В данном исследовании сравнение измерений СВ проводилось после вычисления эпсилон-параметра (Е) – интегральной характеристики СВ, имеющей геофизический смысл (пропорциональной количеству энергии попадающему в магнитосферу). В результате анализа одновременных измерений на КА WIND и Интербол-1 в течение 1996-1998 годов было показано, что вероятность регистрации одинаковых (в пределах 15%) значений Е возрастает с увеличением Е, и близка к единице для Е > 1016 Дж (соответствующих магнитной буре). Для событий с амплитудами, соответствующими магнитной суббуре (Е ~ 1015 Дж), эта вероятность составляет около 60%. Зависимость ошибок от величины Е может быть объяснена тем, что структуры солнечного ветра, вызывающие магнитные бури, генерируются во время солнечных вспышек и имеют крупномасштабный характер. События меньшей амплитуды порождаются более мелкомасштабными внутренними вариациями солнечного ветра. На основе проведенного исследования разработан алгоритм предсказания уровня геомагнитной активности по текущему значению Е. Прототип системы прогноза, использующий измерения солнечного ветра с КА ACE, реализован на WWW сервере ИКИ. (с.н.с., к.ф.-м.н. Петрукович А.А., тел.333-4024, e-mail: apetruko@iki.rssi.ru , A.A.Petrukovich, A.Lazarus, R.P.Lepping, S.I.Klimov, Comparison of the solar wind energy input to the magnetosphere measured by Wind and Interball-1, submitted to Geophys.Res.Lett, 1999.)

5.Исследована самосогласованная структура анизотропного токового слоя с учетом квазиадиабатической динамики ионов.
Построена самосогласованная квазиадиабатическая модель токового слоя, образованного вторгающимися из плазменной мантии пучками заряжённых частиц при произвольных параметрах исходных пучков. Предложенный подход дает возможность единого описания как режима с сильным хаотическим рассеянием (т.е. эффективным нагревом плазмы), так и режима когерентного ускорения узконаправленных вдоль магнитного поля пучков ионов. Исследован процесс генерации нелинейных электростатических волн, возбуждаемых такими пучками. Предложен новый механизм генерации низкочастотных электростатических волн в нейтральных слоях, связанный со специфическим видом функции распределения ионов вблизи области обращения магнитного поля (Sitnov M.I., H.V.Malova, and L.M.Zelenyi, Self-consistent structure of anisotropic current sheet with quasi-adiabatic ion dynamics, Problems of Geospace, 1999, (in press), Буринская Т. М., Инденбом Е. М., Физика плазмы, 1999 (в печати), зав. отделом, д.ф-м.н. Зеленый Л. М., e-mail:lzeleniy@iki.rssi.ru, 333-51-22, с.н.с., к.ф-м.н. Буринская Т. М., 333-45-34, e-mail:tburnsk@classic.iki.rssi.ru).

6. Исследование нового типа энерго-диспергированных структур (TDIS) высыпаний протонов в ночной авроральной зоне во время магнитосферных суббурь.
Энерго-диспергированные структуры высыпаний Н++ в диапазоне 1-14 кэВ часто наблюдаются по данным ИНТЕРБОЛ-2 (Авроральный зонд) вблизи полярного края авроральной зоны. Проанализированы два типа таких структур: а) квазистабильные структуры, названные VDIS (Velocity Dispersed Ion Structures), обнаруженные впервые нашей группой по измерениям на низкоапогейном спутнике ОРЕОЛ-3 (Программа АРКАД-3), и затем подтвержденные по измерениям на американском спутнике DMSP, шведском VIKING и японском AKEBONO; б) спорадические, повторяющиеся инжекции пучков ионов, названные TDIS ( Time of flight Dispersed Ion Structures).
Первый тип структур: VDIS существует в магнито-спокойные или умеренно-возмущенные периоды в магнитосфере.
Второй тип структур : TDIS наблюдается в авроральной, расширяющейся к северу области в периоды суббурь. Для VDIS характерно уменьшение средней энергии с уменьшением инвариантной широты (энергия и инвариантная широта связаны законом Е-1/2 µµ LL00 ). Инвариантная широта наблюдений TDIS почти постоянна. Мы связываем существование VDIS с эффектом магнитосферного фильтра протонов различных энергий при конвекции частиц из области пересоединения в хвосте магнитосферы, а появление TDIS с инжекцией протонов вдоль магнитного поля из плазменного слоя магнитосферы во время спорадическх вспышек интенсивности протонов в суббурю. Дисперсия протонов по энергии объясняется времяпролетным эффектом движения частиц различных энергий из области инжекции.(д.ф.-м.н.Р.А.Ковражкин,тел.333-44-12, kovrazhkin@romance.iki.rssi.ru ,Kovrazhkin R.A. and J.-A.Sauvaud, Dispersed ion structures in the auroral nightsite magnetosphere, ESA SP-441, in press, 1999.)

7.Определены характерные пространственные масштабы корреляции интегрального потока мощности Аврорального Километрового Излучения (АКР) и вариаций геомагнитного поля на высотах 2-3 радиуса Земли.
Измерения АКР проводились на спутнике АВРОРАЛЬНЫЙ ЗОНД при помощи спектрополяриметра ПОЛЬРАД, а магнитное поле измерялось на сетях наземных магнитометров IMAGE и CАNOPUS. Для определения местоположения полярных сияний использовались данные оптических измерений на спутнике POLAR. Еще в пионерских работах сотрудников НИРФИ была отмечена зависимость интенсивности АКР от геомагнитной активности, что нашло подтверждение и в последующих работах. Такая зависимость объясняется единым источником и вариаций поля, и АКР – ускорением авроральных электронов и возникающими в результате ионосферными токами. На высотах измерений АКР в пределах 10-20 тыс.км корреляция наблюдается на масштабах, которые составляют 1 – 3 тыс. км ( в проекции на ионосферу). Эти масштабы зависят не только от взаимного положения сияний, магнитной станции и спутника, но и от спектральных особенностей и угловых размеров источника излучения. Это согласуется с локализацией источника АКР внутри дуги полярных сияний и позволяет сделать оценки размеров области генерации АКР.

Пример корреляции интегрального потока мощности АКР и вариациями магнитного поля (корреляционное расстояние от 1012 км). На верхнем графике - Х-компонента магнитного поля, зарегистрированная на станции Кируна во время пролета спутника АВРОРАЛЬНЫЙ ЗОНД вблизи этой станции. На нижней панели - интегральный поток мощности АКР, измеренный прибором ПОЛЬРАД. (н.с. Романцова Т.В., e-mail: tromants@vm1.iki.rssi.ru Romantsova T.V., Mogilevsky M.M., Hanasz Y.B., in Geophys. Research Abstr., 1999, V.1, p.664., Romantsova T.V., Mogilevsky M.M., Hanasz Y.B., in "Dynamics of the magnetosphere …", Zvenigorod, 1999, 62;)

8.Построена самосогласованная фрактальная модель магнитоплазменной турбулентности в дальнем хвосте магнитосферы Земли.
Обнаружена связь между топологическими характеристиками магнитоплазменной турбулентности в хвосте магнитосферы и "физическими" параметрами, определяющими устойчивость фрактальных конфигураций в соответствующем интервале пространственных масштабов, что позволяет решить проблему устойчивости фрактальных магнитоплазменных конфигураций чисто топологическим путем. Получено общее топологическое доказательство анзаца Александера - Орбаха об универсальном значении спектральной фрактальной размерности перколирующего фрактального множества на пороге перколяции для евклидовых размерностей, не превышающих пять, для случая, так называемых, стягиваемых фрактальных множеств. Полученные результаты включают случай перколяции на плоскости, играющий важную роль в исследовании самосогласованных магнитоплазменых структур вблизи нейтральной плоскости хвоста магнитосферы Земли. L.M.Zelenyi, A.V.Milovanov, P.Veltri, G.Zimbardo. Self-Organized Branching of Magnetotail Current Systems Near the Percolation Threshold, in Magnetotail Current Systems, R.L.Lysak, M.Hesse, R.Fujii, and S.Ohtani, eds., Geophysical Monograph, 1999, (in press) . (зав. отделом, д.ф-м.н. Зеленый Л. М., 333-51-22, e-mail:lzelenyi@iki.rssi.ru)

9.Предложена фрактальная модель "быстрого" солнечного ветра на основе представления о взаимодействующих магнитных силовых трубках.
Построена фрактальная модель "быстрого" солнечного ветра на основе представления о взаимодействующих магнитных силовых трубках, истекающих из областей на поверхности Солнца с преимущественно открытой топологией силовых линий магнитного поля и образующих магнитоплазменные структуры типа фрактальных кластеров в широком диапазоне гелиоцентрических расстояний. Получена связь между пространственной фрактальной размерностью кластеров, спектром турбулентности межпланетного магнитного поля, параметрами функции распределения плазмы и фрактальной размерностью временных рядов, представляющих непосредственные измерения межпланетного магнитного поля на различных гелиоцентрических расстояниях. Показано, что возбуждение магнитозвуковых колебаний на фрактальных кластерах приводит к постепенной перестройке их внутренней тонкой структуры и формированию в широком диапазоне частот степенного спектра флуктуаций межпланетного магнитного поля с универсальным показателем спектра равным 5/3. Milovanov A.V., and L.M.Zelenyi, Fracton excitations as a driving mechanism for the self-organized dynamical structuring in the Solar Wind, Astrophysics and Space Science, "Plasma Astrophysics and Space Physics," 1999, in press (зав. отделом, д.ф-м.н. Зеленый Л. М., 333-51-22, e-mail:lzelenyi@iki.rssi.ru)

10.Построена теория ускорения быстрого солнечного ветра на основе индуцированного рассеяния альвеновских волн на ионах плазмы.
Разработана модель ускорения быстрого солнечного ветра на основе индуцированного рассеяния взаимодействующих альвеновских волн на ионах плазмы, что обеспечивает диссипацию их энергии на расстоянии порядка одного-двух радиусов Солнца. Аналитически получены спектры турбулентности альвеновских волн и значение частоты излома спектра. (A. A. Galeev, A. M. Sadovski, Astrophys. Space Science, 236, 1999 (in press)) (аспирант Садовский А. М., 333-45-34 e-mail: asadovsk@classic.iki.rssi.ru)

11.На основе анализа плазменных и магнитных измерений на спутнике Интербол-1 показано, что магнитосфера в области внешнего каспа имеет открытую топологию. Геомагнитное поле этой области существенно отличается по направлению и величине от модели Цыганенко, предложена модель, объясняющая это отличие. Экспериментально обнаружены квазизахваченные ионы в области минимума геомагнитного поля. Показано, что структура низкоширотного пограничного слоя связана с процессами в каспе.
Экспериментально подтверждено, что магнитосфера в области внешнего каспа имеет открытую топологию. Вторгающиеся в магнитосферу частицы солнечного ветра несут явные признаки прохождения через вращательный разрыв (магнитопаузу) даже в областях, лежащих полярнее каспа (т.е. на силовых линиях, уходящих в хвост магнитосферы). Положение области пересоединения геомагнитных силовых линий с силовыми линиями магнитного поля солнечного ветра крайне чувствительно к направлению межпланетного магнитного поля, что приводит к сильной изменчивости потоков вторгающейся в касп плазмы солнечного ветра даже при слабых изменениях межпланетного магнитного поля. Геомагнитное поле в области каспа резко отличается по величине и направлению от поля, предсказанного наиболее распространенной моделью геомагнитного поля Цыганенко-96. Область с сильным отклонением магнитного поля от предсказанного моделью имеет вид воронки и совпадает с областью вторжений плазмы солнечного ветра в касп. Отклонение магнитного поля от модели были объяснены протеканием диамагнитных токов по границе области вторжения. Было экспериментально показано, что в области минимума геомагнитного поля в районе внешнего каспа наблюдаются квазизахваченные ионы с энергией 10 - 25 кэВ. Было показано, что по крайней мере внешняя часть пограничного слоя непосредственно связана с процессами в каспе и, в частности, с пересоединением. Таким образом, сделан существенный шаг в понимании природы пограничных слоев магнитосферы. (с.н.с А. Федоров, н.с Е.Будник, т.333-1467, e-mail:af@afed.iki.rssi.ru, A. Fedorov, E. Dubinin, P. Song, E. Budnik, A. Scalsky Structure of the Flank Magnetopause for Horisontal IMF: INTERBALL observations. J.Geophys.Res, accepted. A. Fedorov, E. Budnik, E. Dubinin, P. Song, P. Larsson Plasma characteristics of high-altitude cusp for steady southward-dawnward IMF. Adv. Space Res., 1999. А. Григорьев, А. Федоров, Е. Будник, Н. Николаева, Н. Цыганенко Магнитосферное магнитное поле в районе внешнего каспа. Сравнение измерений спутника ИНТЕРБОЛ-1 и модели Цыганенко-96. Космические исследования, т. 37, N 6, с.632, 1999

12. Обнаружены "провалы" потоков ионов 0.1-12 кэВ во внутренней магнитосфере.
По измерениям заряженных частиц спектрометрическим комплексом ИОН на спутнике ИНТЕРБОЛ-2 (Авроральный зонд) на высотах 10000–20000 км. наблюдаются "провалы" потока протонов в утреннем, полуденном и вечернем секторах внутренней магнитосферы. Спектрометр ИОН измерял потоки ионов в диапазоне 0.01-14кэВ; "провалы" потока существуют в достаточно узком спектральном диапазоне: разность энергий от минимума до максимума составляет ~ 2-3 кэВ. Модельные расчеты траекторий частиц показывают, что протоны выделенного диапазона энергий при дрейфе их из хвоста магнитосферы в область "провала" под действием конкурирующих механизмов конвекции и градиентного магнитного дрейфа имеют большее время прохода в область "провала" по сравнению с более и менее энергичными протонами. Время жизни протонов с энергиями, наблюдаемыми в "провале" меньше, чем их время дрейфа в магнитосфере. Наиболее существенными процессами, влияющими на время жизни этих протонов являются: перезарядка на нейтральных атомах водорода геокороны и рассеяние из-за взаимодействия ионно-циклотронных волн с частицами.(д.ф.-м.н. Р.А. Ковражкин,тел.333-44-12, kovrazhkin@romance.iki.rssi.ru, Kovrazhkin R.A., J.-A.Sauvaud, D.C.Delcourt, INTERBALL-Auroral observations of 0.1-12 keV ion gaps in the diffuse auroral zone, Ann. Geophys., 17, 6, 734, 1999.)

13.По ионным измерениям впервые изучалась конвекция и флуктуации потока в плазменном слое магнитосферы вдоль оси Z. Обнаружены провалы в функции распределения ионов в ближней магнитосфере.
По измерениям ионов в проекте ИНТЕРБОЛ-1 впервые изучены конвекция и флуктуации потока вдоль оси Z в плазменном слое геомагнитосферы. Показано, что флуктуации Vz в среднем меньше, чем флуктуации Vy и Vx, и при приближении спутника к токовому слою флуктуации Vy возрастает приблизительно в 2 раза, в то время как флуктуации Vz остаются практически неизменными. Экспериментальные данные согласуются с моделью, предполагающей наличие в плазменном слое быстрых ионных пучков (с характерным размером порядка 1 радиуса Земли) помимо горячего изотропного ядра. Измерения на спутнике ИНТЕРБОЛ-1 подтвердили ранее выполненные на низких спутниках измерения "провалов" в функции распределения ионов в ближней магнитосфере. Однако было показано, что эти явления могут наблюдаться на более высоких высотах, вплоть до 10 радиусов Земли, при этом в ряде случаев трехмерные распределения ионов содержат холодное (не более 1 кэВ) ядро и 1-2 более энергичное (2-20 кэВ) население, имеющее форму шаровых слоев (т.е. почти моноэнергичные и изотропные распределения). (снс, к.ф.-м.н. Ермолаев Ю.И., тел. 333 13 88, e-mail yermol@afed.iki.rssi.ru). Ермолаев Ю.И. и др., Структура и динамика плазменного слоя, Космич, Исслед., т.38, Н 1, 2000 (принято к опубликованию). Ермолаев Ю.И. Наблюдения многокомпонентной функции распределения ионов на спутнике ИНТЕРБОЛ/Хвостовой Зонд, Космич, Исслед., т.37, Н 6, стр. 663, 1999.

14.В результате сравнения экспериментальных данных и глобального моделирования дается объяснение наблюдения разреженной плазмы в доле хвоста магнитосферы.
Проведено сравнение экспериментальных данных по высокоширотному пересоединению и конвекции плазмы в доле хвоста во время прохождения выброса корональной массы 19 октября 1995 г. с результатами глобального моделирования, выполненного др. Редером (UCLA). Показано, что спутник Интербол-1 находился в месте благоприятном для наблюдения высокоширотного пересоединения, идущего ближе к земле относительно его местоположения. Одним из важных результатов этого сравнения является объяснение наблюдения разреженной плазмы внутри доли хвоста приблизительно через 1,5 часа после того как изменилась направление Bz компоненты межпланетного магнитного поля с южного на северное. Глобальное моделирование показало, что эта разреженная плазма рождается в том же процессе пересоединения, затем часть пересоеденных силовых линий магнитного поля с плазмой переходной области сконвектировала вокруг дневной магнитосферы, вошла в северную долю хвоста, конвектировала через хвост и достигла местоположение спутника Интербол-1, пройдя при этом путь почти 360о вокруг магнитосферы. (зав. лаб.546, проф. Вайсберг О.Л., тел.333 34 56, e-mail:olegv@iki.rssi.ru) Raeder, J., O. Vaisberg, V. Smirnov, and L. Avanov, Reconnection Driven Lobe Convection: Interball Tail Probe Observations and Global Simulations", submitted to JASTP).

15.На основе одновременных измерений на двух космических аппаратах Интербол-1 и Polar показано, что наблюдаемые вариации отношения концентрации He2+/H+ в каспе свазаны с квазипериодическими колебаниями магнитопаузы.
По плазменным и магнитным измерениям, выполненным на спутнике Интербол-1, было показано, что наблюдаемые 13 апреля 1996 г. многократные пересечения магнитопаузы предсавляют собой ее квазипериодичское движение. Одновременные измерения вариаций отношения концентраций He2+/H+ на спутнике Polar имеют тот же временной масштаб. В результате анализа показано, что наблюдаемые вариации отношения концентраций He2+/H+ определяются изменением скорости пересоединения, вызванное квазипериодическим движением магнитопаузы. (снс. к.ф-м.н. Аванов Л.А., снс. к.ф-м.н. Смирнов В.Н., зав.лаб.проф. Вайсберг, тел. 333-43-56, e-mail:levon@rssi.ru, D.L.Dempsey, L.A.Avanov, J.H.Waite Jr., O.L.Vaisberg, J.L.Burch, S.A.Fuselier, V.N.Smirnov, A.A.Skalsky, INTERBALL Tail Observations of Dayside magnetopause oscillations and simultaneous Polar cusp measurements, Geophys.Res.Lett, 26, 963-966, 1999)

16.Обнаружены волновые пакеты быстрых квазигармонических колебаний потока ионов и межпланетного магнитного поля в области форшока перед головной ударной волной Земли.
В области форшока перед околоземной ударной волной обнаружены эпизодические волновые пакеты (всплески) длительностью около 10-20 сек. быстрых квази-гармонических (с периодом около 2 сек.) колебаний потока ионов солнечного ветра и амплитуды межпланетного магнитного поля. Если для магнитного поля отдельные подобные всплески наблюдались и ранее, то для плотности плазмы они обнаружены впервые. Анализ показывает, высокую степень коррелированности колебаний плазмы и поля (коэффициент кросс-корреляции положителен и равен примерно 0.8), что свидетельствует, по-видимому, о развитии быстрой моды магнито-звуковых колебаний. Из сравнения данных спутника ИНТЕРБОЛ-1 и субспутника МАГИОН-4 получено, что эти волновые пакеты сносятся потоком солнечного ветра вниз по течению и характернремя их существования примерно равно их длительности. (с.н.с., к.ф.-м.н. Г.Н.Застенкер тел. 333-1388, аспирант П.Е.Эйгес, e-mail: gzastenk@iki.rssi.ru Eiges P, Zastenker G., Nozdrachrev M et al. WID'S 99, pp. 203-209, 1999, готовится статья к опубликованию в Космических Исследованиях)

17.Доказана эндогенная природа сильной низкочастотной магнитоплазменной турбулентности в переходной области.
Проведен анализ быстрых (в шкале от секунд до десятков минут) и больших (от десятков процентов до нескольких раз по отношению к среднему уровню) колебаний потока (плотности) плазмы и модуля (и компонент) магнитного поля в магнитослое. Доказано, что эти колебания не являются просто усилением флуктуаций солнечного ветра и не могут быть объяснены движением магнитослоя как целого, а в существенной своей части рождаются в магнитослое. Сопоставление наблюдений этих вариаций на спутнике Интербол-1 и данными с других космических аппаратов, одновременно проходящих через магнитослой, показывает, что они, по-видимому, представляют собой структуры сжатия/разрежения, возникающие вблизи подсолнечной ударной волны и сносимые в хвост магнитосферы течением магнитослойной плазмы. (с.н.с., к.ф.-м.н. Г.Н.Застенкер тел. 333-1388, e-mail: gzastenk@iki.rssi.ru с.н.с к.ф.-м.н. Ноздрачев М.Н.)

18.Показано, что "провалы" в функции распределения ионов в ближней магнитосфере наблюдаются на высотах вплоть до 10 Re.
Измерения на спутнике ИНТЕРБОЛ-1 подтвердили ранее выполненные на низких спутниках измерения "провалов" в функции распределения ионов в ближней магнитосфере. Однако было показано, что эти явления могут наблюдаться на более высоких высотах, вплоть до 10 радиусов Земли, при этом в ряде случаев трехмерные распределения ионов содержат холодное (не более 1 кэВ) ядро и 1-2 более энергичное (2-20 кэВ) население, имеющее форму шаровых слоев (т.е. почти моноэнергичные и изотропные распределения). (с.н.с, к.ф.-м.н. Ермолаев Ю.И. тел.333-1388, e-mail:yermol@afed.iki.rssi.ru, Наблюдения многокомпонентной функции распределения ионов на спутнике ИНТЕРБОЛ/Хвостовой Зонд, Космич, Исслед., т.37, Н 6, стр. 663, 1999)

19.Предложен новый механизм генерации продольных токов в каспе, на основе результатыов наблюдений на спутниках Интербол-1 и Магион-4. Предсказанная система продольных токов согласуется с измерениями системы токов R0 в каспе, выполенных на низколетящих спутниках.
Предложен механизм генерации продольных токов в каспе, составляющих так называемую токовую систему R0, которая, в отличие от других токовых систем в этой области, не зависит от Ву-составляющей межпланетного магнитного поля. Согласно предложенной модели в северном полушарии направление продольного тока вверх в дополуденном секторе местного геомагнтного времени, и вниз в послеполуночном секторе, а в южном полушарии – наоборот. Предполагается, что продольный ток ответвляется от диамагнитного тока, протекающего на границе воронкообразной области плотной горячей солнечной плазмы во внешней области каспа. Предложенный механизм качественно согласуется с измерениями горячей плазмы в области внешнего каспа со спутников ИНТЕРБОЛ-1 и Магион-4 и с измерениями продольных токов на уровне ионосферы с ряда околоземных спутников, в частности, со спутника Ореол-3. (Зав.лаб.547 проф. Ю.И.Гальперин, тел. 333-1422, e-mail:ygalperin@rssi.ru, Yu.I. Galperin, A semi-qualitative model of Region ЖЖ cusp currents and moving arcs, IUGG XXII Program and Abstracts, p.A.346, 1999.

20.Экспериментально обнаружена область сильной электромагнитной турбулентности на границе авроральной области на ночной стороне магнитосферы во время суббури. Рассмотрены различные механизмы генерации этой турбулентности.
На спутнике АВРОРАЛЬНЫЙ ЗОНД обнаружена область сильной электромагнитной турбулентности на полярной границе авроральной области на ночной стороне магнитосферы во время суббури. Интенсивные всплески электромагнитного поля в диапазоне частот от нескольких долей герца до локальной плазменной частоты (4-18 кГц), сильные градиенты потоков электронов с энергиями 10 эВ-15 кэВ, приходящих из хвостовой области магнитосферы, восходящие потоки нагретых ионосферных ионов и интенсивные флуктуации продольных электрических токов являются характерными признаками этой области. Сравнение с измерениями на спутниках с орбитами на меньших высотах (ФРЕЙЯ, ФАСТ и АКЕБОНО) показывают, что область сильной электромагнитной турбулентности простирается от ионосферных высот до 2-3 радиусов Земли. Эта относительно узкая полоса (100-200 км в проекции на ионосферу) появляется во время геомагнитной суббури в ночном и утреннем секторах магнитосферы. Рассмотрены различные механизмы возникновения электромагнитной турбулентности, передающей энергию потоков электронов ионам. Одним из возможных механизмов возникновения сильной электромагнитной турбулентности на полярной границе авроральной области является токовая неустойчивость альвеновских волн. Поскольку в этой области магнитосферы плотность тепловой плазмы низка (0.1-0.5 частиц/см3 ) и плотности энергичных и тепловых электронов могут быть сравнимы, то инкремент токовой неустойчивости может быть достаточным для раскачки интенсивных электромагнитных волн. (с.н.с. к.ф.-м.н. Могилевский М.М. тел. 333-1433
e-mail:mogilev@romance.iki.rssi.ru Mogilevsky M., Kovrazhkin R., Romantsova T., end al., in "Dynamics of the magnetosphere …", Zvenigorod, 1999, 62; M.M.Mogilevsky, S.Perraut, J.Hanasz, et al., in "Geophys. Research Abstr.", 1999, V.1, p.

21.Разработан метод анализа угловых распределений по данным эксперимента ДОК-2 и соответствующее программное обеспечение.
Данные об угловых распределениях ионов в AMI-событиях в переходной области подтвердили, что энергичные ионы с обычным, гладким спектром и AMI имеют разные источники. Эти результаты отражены в дипломной работе Лаптева И.А (руководитель Луценко В.Н.) и в докладах на конгрессе EGS в Гааге (апрель 1999) и 2-й Алфвеновской конференции в Стокгольме (май 1999). (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail vlutsenk@.volt. iki.rssi.ru

22.Изучены структуры всплесков энергичных частиц в хвосте магнитосферы Земли
Исследованы несколько случаев очень активных процессов вблизи нейтрального слоя хвоста магнитосферы. Здесь наблюдались быстрые (~2-5 с) изменения в спектрах ионов с возникновением и исчезновением узких пиков в различных частях спектра, в то время как остальная часть спектра оставалась почти неизменной. Анализ обнаружил в спектрах вариаций интенсивности узкие пики с энергиями и соотношениями энергий, характерными для AMI, что указывает на их общую природу - ускорение ионов всплесками электростатического поля. статья, направлена в Physics and Chemistry of the Earth. (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail: vlutsenk@.volt. iki.rssi.ru )

23.Продолжено развитие качественной модели ускорения ионов в различных частях магнитосферы всплесками электростатического поля, возникающими при разрыве волокон токовых слоев образующих границы магнитосферы и ее областей.
Эта модель, объясняющая все наблюдавшиеся нами характеристики моноэнергетических ионов, докладывалась и обсуждалась на конференциях в Гааге (апрель 1999), в Стокгольме (май 1999) на рабочем встрече по проекту Интербол в Звенигороде (февраль 1999) и в более общем виде отражена в статье, направленной в Physics and Chemistry of the Earth. (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail: vlutsenk@.volt. iki.rssi.ru)

24.Разработан метод анализа угловых распределений по данным эксперимента ДОК-2 и соответствующее программное обеспечение.
Данные об угловых распределениях ионов в AMI-событиях в переходной области подтвердили, что энергичные ионы с обычным, гладким спектром и AMI имеют разные источники. Эти результаты отражены в дипломной работе Лаптева И.А (руководитель Луценко В.Н.) и в докладах на конгрессе EGS в Гааге (апрель 1999) и 2-й Алфвеновской конференции в Стокгольме (май 1999). (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail: vlutsenk@.volt. iki.rssi.ru)

25.Изучены структуры всплесков энергичных частиц в хвосте магнитосферы Земли
Исследованы несколько случаев очень активных процессов вблизи нейтрального слоя хвоста магнитосферы. Здесь наблюдались быстрые (~2-5 с) изменения в спектрах ионов с возникновением и исчезновением узких пиков в различных частях спектра, в то время как остальная часть спектра оставалась почти неизменной. Анализ обнаружил в спектрах вариаций интенсивности узкие пики с энергиями и соотношениями энергий, характерными для AMI, что указывает на их общую природу - ускорение ионов всплесками электростатического поля. статья, направлена в Physics and Chemistry of the Earth. (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail: vlutsenk@.volt. iki.rssi.ru)

26.Продолжено развитие качественной модели ускорения ионов в различных частях магнитосферы всплесками электростатического поля, возникающими при разрыве волокон токовых слоев образующих границы магнитосферы и ее областей.
Эта модель, объясняющая все наблюдавшиеся нами характеристики моноэнергетических ионов, докладывалась и обсуждалась на конференциях в Гааге (апрель 1999), в Стокгольме (май 1999) на рабочем встрече по проекту Интербол в Звенигороде (февраль 1999) и в более общем виде отражена в статье, направленной в Physics and Chemistry of the Earth. (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail: vlutsenk@.volt. iki.rssi.ru)

27.В рамках теории стохастического нарастания объяснено существование мелкомасштабных электростатических волновых структур в области полярной шапки и на ее границе с авроральной областью, неоднократно наблюдаемые при пролетах Аврорального Зонда в этих областях.
Анализ волновых измерений, выполненных на спутнике Интербол-2 (Авроральный Зонд), показал, что в условиях возмущенной магнитосферной плазмы (Кp- индекс порядка 3-5) в области полярной шапки и на ее границе с авроральной областью наблюдаются мелкомасштабные всплески электростатических колебаний с частотами вблизи локальной плазменной частоты электронов. Амплитуды колебаний распределены неравномерным образом и осциллируют около среднего значения от сотен мкВ/.м до десятков мВ/м. Часто регистрируется низкочастотная модуляция электростатических колебаний и уширение их спектра. Обнаружена корреляция всплесков с наличием неоднородных потоков горячей плазмы в областях их существования. Свойства наблюдаемых пакетов ленгмюровских волн, объясняются в рамках теории стохастического нарастания (ТСН) и параметрического взаимодействия. Согласно ТСН, существующие в среде флуктуации плотности обуславливают мелкомасштабный всплескообразный характер наблюдаемых колебаний, а также нерегулярную структуру и вариации их амплитуд. Таким образом можно судить о распределении флуктуаций плотности в фоновой плазме по измеряемому спектру электрического поля, что является принципиально важным методом диагностики низкоплотной плазмы при отсутствии прямых измерений плотности. (Т.М. Буринская, М.М. Могилевский, А.А. Русанов, Генерация мелкомасштабных всплесков ленгмюровских волн в полярной шапке, 'Космические исследования' (в печати)) (с.н.с., к.ф-м.н. Буринская Т. М., 333-45-34, e-mail:tburinsk@classic.iki.rssi.ru)

28.Обнаружено, что в полярной шапке вблизи полярной границы аврорального овала иногда существует струя очень быстрой конвекции в течении получаса, проекция которой с высот спутника на ионосферные широты дает до 3 км/с.
Показано, что в зимней полярной шапке вблизи полярной границы аврорального овала иногда существует струя очень быстрой конвекции, которая несет ионосферные ионы, в том числе и ион О+ из каспа в ночную магнитосферу. В предположении, эквипотенциальности пересекаемых спутноком магнитных силовых линийполучено, что скорость конвекции на уровне ионосферы около 3 км/с. Одновременные измерения системой локаторов SuperDARN не показывают такой высокой скорости конвекции. Возможно, это связано с сильной турбулентностью в ионосфере, сопровождающей быструю конвекцию, при которой КВ-радар не видит отраженный луч – это явление известно в ионосфере и носит называние Slant E Condition (SEC). Источник измеряемых ионов определялся в предположении, что такая высокая скорость конвекции может существовать в течение получаса и более вдоль дрейфовой траектории ионов. Анализ показал, что источник находится в районе дневного каспа, в котором, как известно, происходит эффективный нагрев и ускорение ионов, особенно ионов кислорода, и их инжекция в магнитосферу в форме "ионного фонтана". При меньшей средней скорости конвекции источник ионов находится внутри полярной шапки, что не соответствуют чистому полярному ветру, когда из ионосферы в магнитосферу истекают только легкие ионы Н+ и Не+, но не ион О+. В данных случаях детектируются и восходящие ионы О+, что требует дополнительного механизма нагрева в полярной шапке. (аспирант Д.В. Чугунин, e-mail: Case studies of strong convection at nightside measured on INTERBALL-2 satellite, "Dynamics of the magnetosphere…", IKI RAS, Zvenigorod'99, p.77)

29.Продолжены исследования обнаруженной со спутника Интербол-2 новой популяции ионов Н+ тепловых и сверхтепловых энергий, движущихся вниз, в ионосферу в области каспа на высотах более 2-3 радиусов Земли.
Анализ измерений показал, что область генерации частиц этой популяции расположена вдоль экваториальной границы каспа, вытянута по долготе и совпадает с областью "ионного фонтана" в каспе. Таким образом, здесь наблюдаются встречные пучки ионов различных масс: движущиеся вниз горячие ионы солнечной плазмы (преимущественно Н+ с энергией ~ 1 кэВ) и движущиеся вверх сверхтепловые ионы ионосферного происхождения (О+, О++, Не+ и Н+ с энергиями от единиц эВ до ~ кэВ), а также вспышечные пучки электронов. Встречные пучки частиц в каспе создают условия для возникновения плазменных неустойчивостей и термализации части ионов пучка, что и приводит к формированию этой популяции частиц. (В.В.Вовченко, тел.333 122, e-mail:vadim@bird.iki.rssi.ru) Superthermal Downward Moving Ion Dispersed Population in Cusp and LLBL, "Dynamics of the magnetosphere…", IKI RAS, Zvenigorod'99, p.33.)

30.Обнаружены слабые потоки высокоэнергичных электронов в области каспа. Показано, что эти потоки обусловлены эффектами высыпаниея из области каспа квазизахваченных частиц.
В области каспа со спутника ИНТЕРБОЛ-2 на высотах 14-18 тыс. км по измерениям прибора СКА-3 наблюдались слабые потоки электронов с энергиями более 20-40 кэВ. Они локализованы там же, где по данным спектрометра частиц ИОН наблюдаются типичные для каспа вторжения протонов с энергиями, характерными для магнитослоя – от нескольких сотен эВ до ~ 2-3 кэВ, а также электронов малых энергий. Аналогичное увеличение интенсивности электронов с энергиями 20-300 кэВ систематически наблюдалось в области каспа на высотах 500-2000 км приборами СПЭ-1 на спутнике Интеркосмос-24 (Активный).
Как известно со спутника POLAR подтверждено предсказанное ранее В.Л.Шабанским и А.Е.Антоновой увеличение интенсивности энергичных электронов в области внешнего каспа за счет их квазизахвата в высокоширотном минимуме магнитного поля. Очевидно, что наблюдения энергичных электронов в каспе на меньших высотах со спутников Интербол-2 и Интеркосмос-24 обусловлены эффектами высыпания из области каспа квазизахваченных частиц, ускоренных на околоземной (отошедшей) ударной волне и/или непосредственно в области внешнего каспа, и потому могут служить для уточнения положения проекции внешней области квазизахвата частиц в каспе на ионосферу. (с.н.с к.ф.-м.н. Ф.К.Шуйская, тел. 333 1122, с.н.с, к.ф.-м.н. А.К.Кузьмин e-mail: alkuzmin@ iki.rssi.ru, В.А.Степанов, Study of the properties and dynamics of energetic particles at medium and low altitudes near the dayside cusp region: measurements from Interbal-2 and Intercosmos-24, "Dynamics of the magnetosphere…", IKI RAS, Zvenigorod'99, p.31 )

31.Построены математические модели для адекватного описания движения частиц во внутренней магнитосфере.
По результатам измерений энергичных частиц со спутника Интербол-2 проведены тесты глобальных моделей стационарной конвекции для внутренней магнитосферы (область кольцевого тока между плазмопаузой и экваториальной границей овала дискретных форм полярных сияний вплоть до дневной магнитопаузы), а также моделей источника частиц килоэлектронвольтовых энергий, втекающих из хвоста магнитосферы в область кольцевого тока. Выбранные модели построены таким образом, что позволяют вводить дальнейшие уточнения для более полного соответствия с экспериментальной картиной конвекции в конкретных условиях. Эти модели позволяют удовлетворительно описать траектории и скорости движения частиц различных энергий (от тепловых до десятков кэВ) и тонкие особенности их энергетических спектров в стационарных условиях между магнитосферными суббурями и определить реальные времена жизни этих частиц в магнитосфере. (Н.Ю.Бузулукова, "Тестирование моделей крупномасштабной конвекции по измерениям ионных провалов спектрометрическим комплексом ИОН спутника ИНТЕРБОЛ-2 в геомагнитно-спокойное время", препринт ИКИ РАН Пр-2009, 1999.)

32.Исследовано воздействие различных факторов на планетарную картину электронной концентрации над полярной ионосферой.
По измерениям электрического потенциала спутника Интербол-2 и известным его соотношениям с электронной концентрацией окружающей плазмы проведены массовые измерения концентрации электронов на высотах около 3 радиусов Земли в полярных широтах. Большая статистика измерений (более 1200 часов) на протяжении двух лет (1996-1998) позволяет проследить воздействие различных факторов на планетарную картину электронной концентрации над полярной ионосферой. Обнаружено систематическое возрастание электронной концентрации на значительных высотах во внешней плазмосфере и над авроральным овалом от утренних часов местного времени к полуденным и послеполуденным, предсказываемое теорией. Измерения потока сверхтепловых фотоэлектронов, уходящих от положительно заряженного спутника в окружающую плазму, показали, что этот поток примерно в 5 раз ниже, чем для зарубежных спутников с высоким перигеем и апогеем, что объясняет низкие значения потенциала (ЈЈ 10 В), обычно наблюдавшиеся на спутнике Интербол-2 и позволившие впервые провести полноценные многокомпонентные измерения тепловых и сверхтепловых ионов в разряженной плазме на больших высотах. (Веселов М.В.тел 333 1122, e-mail: mveselov@romance.iki.rssi.ru Гальперин Ю.И. Торкар Л., Джезински Г., Веселов М., Перро С., Дюбулоз Н., Эскубе С.П., Гальперин Ю.И., Измерение электрического потенциала спутника ИНТЕРБОЛ-2 относительно плазмы и основанное на нем определение концентрации электронов, Космические исследования, т.37, N6, 1999.)

33.Построена теория генерации квазистационарных нелинейных мелкомасштабных МГД структур в плазме, содержащей несколько популяций частиц с различными параметрами.
Теория квазистационарных нелинейных мелкомасштабных МГД структур, движущихся в магнитосферной плазме, развита на случай нескольких популяций частиц с различной температурой, концентрацией и скоростью движения вдоль магнитного поля. Показано, что в условиях внешней плазмосферы, а также в условиях "ионного фонтана" в каспе, где со спутника Интербол-2 наблюдаются пучки ионов различных масс, движущиеся вдоль магнитного поля с различными скоростями (в частности, в противоположных направлениях) возможно возникновение нелинейных структур типа солитонов (с пространства для их существования. повышенной плотностью плазмы относительно фона) и кавитонов (с пониженной плотностью плазмы), движущихся со скоростями порядка скорости ионного звука. Возможны и более сложные волновые формы таких нелинейных структур. Определены области параметрического пространства для их существования. (Зав.лаб.547 проф. Ю.И.Гальперин, тел. 333-1422, e-mail ygalperin@romance.iki.rssi.ru Volosevich A.V. and Yu.I. Galperin, Nonlinear electrostatic waves and structures in collisionless magnetospheric plasmas, Physics and Chemistry of the Earth, 25, N1/2, 1999. Volosevich A.V. and Yu.I. Galperin, Nonlinear waves in collisional ionospheric plasmas, Physics and Chemistry of the Earth, 25, N1/2, 1999.)

34.Начат анализ дисперсионных событий в Авроральной области, где с помощью приборов ДОК-2 наблюдались спектры ионов с узкими линиями (Е=50-200 кэВ), движущимися в сторону низких энергий (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail:vlutsenk@volt. iki.rssi.ru, один пример приведен в статье Луценко В.Н. и Куделы К. И Сарриса Е.Т., Космические исследования т. 36, 93-102, 1998.)

35.Разработана МГД-модель силовой трубки, которая включает в себя 7 сортов ионосферных ионов. Показано, что для ионов O+ необходим учет кинетических эффектов.
Построена многожидкостная МГД-модель магнитной силовой трубки с тепловой плазмой (TUBE-7), включающая 7 сортов ионосферных ионов (Н+, Не+, N+, O+, N+2, NO+, O+2) и электроны с учетом их динамики и теплового баланса для высот от Е-слоя ионосферы до высот в несколько радиусов Земли. Расчеты по модели сопоставлены с измерениями тепловой плазмы со спутника Интербол-2 в области "ионного фонтана" в каспе и показано, что если измерения ионов Н+ (концентрация и продольная скорость) более или менее удовлетворительно согласуются с модельными расчетами, то для ионов О+ расхождения весьма велики и необходим учет кинетических эффектов (дополнительный нагрев и ускорение). Проводятся численные эксперименты по феноменологическому учету таких кинетических эффектов в рамках многожидкостной МГД-модели для улучшения ее согласия с экспериментом. (зав.лаб.547 проф. Ю.И.Гальперин, тел. 333-1422, e-mail ygalperin@romance.iki.rssi.ru , аспирант Д.В.Чугунин, Зинин Л.В., С.А. Григорьев, Д.В. Чугунин, Ю.И. Гальперин, В.Э. Лыновский, И.Ю. Василенко, К.С. Латышев, Н. Дюбулоз, Многоионные одномерные МГД модели динамики высокоширотной ионосферы. 2 Ионный фонтан в каспе/клефте: сравнение модели TUBE-7 с измерениями масс-спектрометром Гиперболоид на спутнике ИНТЕРБОЛ-2, Космические исследования, т.38, N1, 2000 (в печати).)

36. На основе многоспутниковых измерений показано, что разность потенциалов, возникаюшаяя поперек горловины каспа составляет величину около 50 кВ.
По измерениям в течение длительного стационарного интервала (24 ноября 1981 г.) с нескольких спутников (Ореол-3, TIROS-6, TIROS-7, DE-2) показано, что проекция на полярную ионосферу области прямого проникновения солнечной плазмы в магнитосферу (касп) имела вид полосы около 100 км по широте и около 2000 км по магнитной долготе в околополуденном секторе. Эти размеры полосы каспа соответствуют разности потенциалов поперек "горловины каспа" около 50 кВ, что составило более половины полной разности потенциалов через полярную шапку в этот период. Таким образом показано, что существенная доля энергии вводится в магнитосферу через лобовую магнитопаузу и каспы.
Зав.лаб.547 проф. Ю.И.Гальперин, тел. 333-1422,e-mail ygalperin@romance.iki.rssi.ru, Y. I. Galperin, J. M. Bosqued, R.A. Kovrazhkin, A.G. Yahnin : Stationary magnetospheric convection on November 24, 1981. 2. Small-scale structures in the dayside cusp/cleft. Annales Geophysicae, 17(3), 375-388, 1999.)

37.Проведены теоретические расчеты электромагнитных эффектов высотного молниевого разряда.
Проведенные теоретические расчеты электромагнитных эффектов высотного молниевого разряда показали, что в результате эффектов дисперсии сигнала на высотах Д- и Е-слоев ионосферы возникает МГД-волна с осцилляторной структурой фронта, проникающая в магнитосферу. Расчеты согласуются с опубликованными измерениями ускоренных частиц и полей со спутника ДЕ-2 во время молниевого разряда над ураганом Дебби и с предсказанной О.А.Похотеловым и др. структурой "длинного" МГД-солитона в магнитосфере, осциллирующего между магнитно-сопряженными ионосферами. (Зав.лаб.547 проф. Ю.И.Гальперин, тел. 333-1422, e-mail ygalperin@romance.iki.rssi.ru, работа проведена совместно с МИФИ (Сурков В.В), В.В. Сурков, Ю.И. Гальперин, Электромагнитный импульс в магнитосфере, генерируемый электрическим разрядом у нижней границы ионосферы. (сдано в Геомагнетизм и Аэрономия, 1999).

38.Обнаружено влияние локальной намагниченности марсианской коры на положение границы магнитного хвоста планеты.
По данным ионного спектрометра ТАУС и магнитометра МАГМА, полученным на круговых орбитах спутника Марса Фобос-2, обнаружено изменение толщины магнитного хвоста планеты, создаваемое неоднородностями намагниченности ее коры. Показано, что такие неоднородности оказывают наибольшее влияние на толщину ареомагнитного хвоста в случае, когда в результате вращения планеты они находятся в окрестности терминатора. Сопоставление экваториальных районов Марса, оказывающих наибольшее влияние на толщину ареомагнитного хвоста, с картографированными спутником Марс-Глобал-Сервейор областями наибольшей намагниченности коры показало их разумное соответствие. Модуляция толщины магнитного хвоста Марса неоднородностями намагниченности его коры не могла быть обнаружено по данным этого спутника, из-за отсутствия на нем измерений динамического давления солнечного ветра. (д.ф.-м.н. . М.И. Веригин, т. 333-32-33, e-mail:mverigin@iki.rssi.ru, M.I. Verigin, G.A. Kotova, A.P. Remizov, K. Szego, M. Tatrallyay, J. Slavin, H. Rosenbauer, S. Livi, W. Riedler, K. Schwingenschuh and T.-L. Zhang, Phobos 2 data evidence of the equatorial Martian crustal magnetization influence on the position of the planetary magnetotail boundary, submitted to Jeophys. Res. Letters, 1999.)

39.Показано, что зависимость энергии тяжелых ионов от их массы может быть использована для идентификации процессов ускорения этих ионов в марсианском плазменном слое.
Анализ нескольких случаев регистрации энерго-масс-спектрометром ТАУС (КА Фобос-2) протонов одновременно с более тяжелыми ионами, а также опубликованных данных эксперимента АСПЕРА свидетельствует о том, что энергия, приобретаемая ионами в процессе их предускорения предположительно в полярных областях марсианской магнитосферы составляет до 40% от энергии ионов плазменного слоя, вклад ускорения в центральном токовом слое (механизм Спейсера –Шабанского) составляет до 70 %, и, наконец, от 30 до 70 % энергии ионы приобретают в результате ускорения за счет натяжения магнитных силовых линий. ( к.ф.-м.н. Г.А. Котова, т. 333-32-89, e-mail:gkotova@vmcom.lz.space.ru. G.A. Kotova, M.I. Verigin, A.P. Remizov, H. Rosenbauer, S. Livi, W. Riedler, K.Schwingenschuh, M. Tatrallyay, K. Szegц, and I. Apathy, On the possibility for the identification of heavy ion acceleration processes in the magnetotail of Mars, submitted to Earth, Planets and Space, 1999.)

40.Исследована динамика распределения концентрации тепловой плазмы внутри плазмосферы, связанной с геомагнитными возмущениями.
Проанализированы результаты измерений, выполненных при помощи прибора Альфа 3 на спутниках Интербол-1,2, с целью изучения динамики распределения концентрации тепловой плазмы внутри плазмосферы, связанной с геомагнитными возмущениями. Получено, что во время интенсивных магнитных бурь изменяется не только положение плазмопаузы, но и распределение концентрации ионов в глубине плазмосферы (впервые): в начальной стадии развития возмущения концентрация уменьшается в 2-3 раза по сравнению со спокойным периодом, а позже возрастает в 4-5 раз по сравнению с достигнутым минимальным значением. Изменение концентрации в начальной фазе бури может быть объяснено процессами в подстилающей ионосфере, а рост концентрации ионов, при приближении плазмопаузы к Земле и, следовательно, при уменьшении объема плазмосферы может означать, что, по крайней мере, в некоторых случаях динамика плазмопаузы определяется не только выносом холодной плазмы из плазмосферы в магнитосферу, как общепринято в настоящее время, а и сжатием плазмосферы. Показано, что запаздывание начала движения плазмопаузы, вызванного геомагнитным возмущением, в дневном секторе магнитосферы относительно ночного сектора может быть значительно меньше времени коротации плазмы с ночной стороны на дневную. (к.ф.-м.н. В.В. Безруких, т. 333-20-11,V. V Bezrukikh, M. I. Verigin, G. A. Kotova, L. A. Lezhen, Yu. I. Venediktov, J. Lemaire, Dynamics of the plasmasphere and plasmapause under the action of intense geomagnetic storms, submitted to J. Atm. Solar-Terr. Phys., 1999;.)

41.Построены эмпирические модели положения минимумов главного ионосферного провала и кольцевого ионосферного провала.
По данным спутника Космос-900 построена эмпирическая модель положения минимума главного ионосферного провала (ГИП) на высотах 430+-50 км во время фазы восстановления сильных магнитных бурь, точность которой в ночное время в течение периодов зимы и равноденствия примерно в 3 раза выше, чем у существовавших моделей. Это достигнуто выделением фазы восстановления, отделением ГИП от кольцевого ионосферного провала (КИП) и использованием в качестве меры магнитной активности параметра магнитного поля кольцевого тока DR, с которым ГИП коррелирует лучше, чем с Кр. Для тех же условий впервые построена эмпирическая модель положения минимума КИП. Показано, что КИП тесно связан с магнитосферным кольцевым током. Модель КИП можно использовать для определения инвариантной широты максимальной скорости нагрева ионосферной плазмы в области магнитосферного кольцевого тока. (к.ф.-м.н. В.В. Афонин, т. 333-10-23,M. G. Deminov, A. T. Karpachev, and S. K. Annakuliev, V. V. Afonin , Dynamics of the midlatitude ionospheric trough during storms: The recovery phase, International Journal of Geomagnetism and Aeronomy, 1, No. 3, August 1999.)

42.Разработан метод анализа угловых распределений по данным эксперимента ДОК-2 и соответствующее программное обеспечение.
Данные об угловых распределениях ионов в AMI-событиях в переходной области подтвердили, что энергичные ионы с обычным, гладким спектром и AMI имеют разные источники. Эти результаты отражены в дипломной работе Лаптева И.А (руководитель Луценко В.Н.) и в докладах на конгрессе EGS в Гааге (апрель 1999) и 2-й Алфвеновской конференции в Стокгольме (май 1999). (с.н.с.,к.ф.-м.н. Луценко В.Н., тел. 333 3356, e-mail: vlutsenk@volt.iki.rssi.ru

43. Исследована эволюция корреляционных характеристик в развитой 3-мерной электронной магнитогидродинамической (ЭМГД) турбулентности. В области инерционного интервала получены точные соотношения, связывающие продольные и продольно-поперечные двух-точечные тройные корреляции компонент флуктуационных магнитных полей со скоростями диссипации магнитных спиральности и энергии. Результаты с точностью до числовых коэффициентов совпадают с соответствующими законами для гидродинамической турбулент-ности - в ЭМГД турбулентности также должны действовать законы 4/5 и 2/15.
Важную роль в теории турбулентности играют точные зависимости, связывающие тройные корреляции флуктуирующих величин со скоростями диссипации. Впервые подобные соотношения были получены Колмогоровым: закон 4/5 связывает тройные продольные двухточечные корреляции скорости со скоростью диссипации энергии. Позже подобные соотношения были получены для однородной МГД турбулентности и для температурных флуктуаций. Надо отметить, что это один из немногих результатов в теории турбулентности, получаемый точно без допущений и феноменологических гипотез и имеющий превосходное подтверждение, как при численном моделировании, так и в лаборатории.
Решение уравнений Карман-Ховарта, впервые полученных для электронной магнито-гидродинамической турбулентности устанавливает точную связь компонент тензора тройных корреляций флуктуаций магнитного поля со скоростями диссипации магнитной энергии и магнитной спиральности. Этот результат демонстрирует, что для высших моментов могут одновременно существовать разные скейлинги, связанные с потоками инвариантных величин по спектру. Полученные результаты могут служить основой для выработки методик определения скоростей диссипации и спиральности из экспериментальных данных.
Чхетиани О.Г., к.ф.-м.н., (095)-333-5356, ochkheti@mx.iki.rssi.ru, Чхетиани О.Г., О тройных корреляциях в изотропной электронной магнитгидродинамической турбулентности, Письма в ЖЭТФ, т.69(9), с.625-630, 1999.

44. Рассмотрено движение электронов плазмы в стохастическом электромагнитном поле в пределе низкой проводимости. Показано, что при весьма общих условиях при наличии средней отличной от киральности мелкомасштабного электромагнитного поля эффективный ток зависит от ротора наложенного электрического поля j = ss E + ssk rot E аналогично подобным зависимостям для векторов электрической и магнитной индукции в оптически активных и искусственных киральных средах. Подобный закон Ома при определенных условиях ведет к росту магнитного поля, структура которого зависит от проводимости среды.
В последнее время особое внимание исследователей привлекают киральные среды. Явление киральности связано с отсутствием зеркальной симметрии (право-левая асимметрия) и является достаточно общим. Оно наблюдается в области элементарных взаимодействий в процессах биосинтеза, в плазменно-гидродинамических системах, в твердом теле. Киральная среда, взаимодействующая с электромагнитными волнами, поворачивает плоскость поляризации в зависимости от ориентированности среды. Этот факт играет важную роль в потенциальных применениях киральных сред в микроволновых и оптических режимах. Аномальные поглощающие свойства киральных сред вызвали интерес к возможному их применению в качестве "невидимых" антирадарных покрытий, покрытий антенн и решеток, использованию в волноводах и др. Контроль над степенью киральности – это одна из основных проблем в практических применениях киральных сред. Она, в частности, решается для анизотропных сред. С этой точки зрения плазма представляет собой достаточно привлекательный объект, благодаря своей анизотропии, обусловленной присутствием магнитного поля. К тому же магнитоактивная плазма представляет собой один из простейших природных киральных объектов.
В качестве основы для рассмотрения киральных явлений используют обобщенные представления для векторов электрической и магнитной индукции. Нарушение зеркальной симметрии микродвижений также должно приводить к обобщению закона Ома для тока.
Непосредственное рассмотрение эффективного уравнения движения заряженных частиц в турбулентной плазме показало, что ее киральность, в самом деле, приводит к подобному виду закона Ома j = ss E + ssk rot E, где ssk пропорционален средней магнитной киральности (гиротропии). Выполненный далее анализ динамики магнитного поля с учетом обобщения закона Ома демонстрирует возможность генерации магнитных структур, характерный масштаб которых в зависимости от параметров турбулентной плазмы может оказаться как в крупномасштабной области, так и на границе или внутри интервала диссипации. Тем самым нами показано, что, наряду с процессами обратного каскада может возникать и новый эффект - коротковолновая генерация среднего магнитного поля.
Полученная неустойчивость свидетельствует в пользу того, что при наличии достаточного уровня флуктуационной киральности возможны процессы роста когерентных возмущений магнитного поля. Эти эффекты могут приводить к дополнительным ограничениям на рост магнитных полей в механизме динамо.
Чхетиани О.Г., к.ф.-м.н., (095)-333-5356 , ochkheti@mx.iki.rssi.ru
Чхетиани О.Г., С.С.Моисеев, Закон Ома в киральной плазме, Письма в ЖЭТФ, т.70(4),с.268-273, 1999.

45. Рассмотрено влияние флуктуаций киральности на устойчивость проводящей среды.
При наличии среднего однородного магнитного поля в открытой геометрии магнитная спиральность перестает быть инвариантом и, (как было подтверждено в численных экспериментах) флуктуирует с нулевым средним. Подобная ситуация характерна для турбулентности солнечного ветра и областей солнечной фотосферы. Амплитуда флуктуаций значительна и они могут оказывать сильное влияние на динамику средних полей. Усреднение по ансамблю флуктуаций киральности приводит к усредненному уравнению с уменьшенной эффективной проводимостью, а при определенных условиях возможен аномальный рост возмущений электрического поля. Чхетиани О.Г., к.ф.-м.н., (095)-333-5356 , ochkheti@mx.iki.rssi.ru .
Belian A.V., Chkhetiani O.G., Moiseev S.S., V.G.Pungin, Amplification of fluctuations and current dynamo due to helical and chiral effects in geophysical and plasma-like media, Physics and Chemistry of Earth, v.24(6), pp.529-532, 1999.

46. Получено выражение для возмущенной функции распределения частиц из кинетического уравнения Больцмана для релятивистской плазмы в приближении низкочастотных (по отно-шению к циклотронной частоте частиц) и длинноволновых (по отношению к ларморовскому радиусу) возмущений. Вычислены моменты от возмущенной функции распределения и полу-чено выражение для компонент тензора магнитной вязкости релятивистской бесстолкно-вительной плазмы с учетом неоднородности поперечного теплового потока. Используя эти результаты, выведена система нелинейных уравнений для дрейфово-альфвеновских волн в релятивистской плазме как с неоднородной плотностью, так и с неоднородной температурой.
Получено выражение для возмущенной функции распределения частиц из кинети-ческого уравнения Больцмана для релятивистской плазмы в приближении низкочастотных (по отношению к циклотронной частоте частиц) и длинноволновых (по отношению к лармо-ровскому радиусу) возмущений. Вычислены моменты от возмущенной функции распределения и получено выражение для компонент тензора магнитной вязкости релятивистской бесстолкно-вительной плазмы с учетом неоднородности поперечного теплового потока. Используя эти результаты, выведена система нелинейных уравнений для дрейфово-альфвеновских волн в релятивистской плазме как с неоднородной плотностью, так и с неоднородной температурой.
Выведена также система нелинейных уравнений для дрейфово-желобковых волн в релятивитской электронно-позитронной плазме, находящейся во внешнем гравитационном поле. При исследовании таких волн в электрон-позитронной плазме выяснилась необходимость учитывать не только неоднородность плазмы, как это было в случае электронно-ионной плазмы, но также необходимо учитывать в рассматириваемых волнах неоднородность внеш-него магнитного поля а также эффекты его сжимаемости даже в плазме малого давления. Полученная система нелинейных уравнений может быть использована для исследования динамики этих волн, что представляет интерес для ряда астрофизических объектов таких как пульсары, аккреционные диски в звездных системах, радиоджеты из ядер активных галактик и др. Показано, что в отличие от нерелятивистской плазмы, в релятивистской плазме, находящейся в слабом внешнем гравитационном поле (или в магнитном поле с малой кривизной силовых линий), желобковая неустойчивость существует также в плазме с одно-родной плотностью, если тепература плазы неоднородна. Показана возожность существования стационарных вихревых структур исследованных волн, обуждаются характерные масштабы и характерные скорости вихрей. Онищенко О.Г., д.ф.-м.н., (095)-333-1567. Онищенко О.Г., Каменец Ф.Ф., Раковщик М.Л., А.В.Богданов, Магнитная вязкость релятивистской бесстолкновительной плазмы, Зарубежная радиоэлектроника. Успехи совре-менной радиоэлектроники, (в печати). Onishchenko O.G., Pokhotelov O.A., Shukla P.K., Stenflo L., Kamenets F.F., A.V.Bogdanov, Nonlinear flute-drift waves in relativistically hot inhomogeneous electron-positron plasmas, Physica Scripta, 1999.

47. Исследованы нелинейные дрейфово-альфвеновские волны в пылевой плазме. Из выве-деной системы нелинейных уравнений получено в линейном приближении общее диспер-сионное уравнение. В случае волн, распространяющихся поперек внешнего магнитного поля, общее дисперионное уравнение распадается на две невзаимодействующие моды колебаний: электростатическую ионно-дрейфовую-Шукла-Варма моду и электронно-дрейфовую магнито-статическую моду. Показано, что в пылевой плазме нелинейные дрейфово-альфвеновские волны могут существовать в виде двумасштабных дипольных вихрей.
Исследованы нелинейные дрейфово-альфвеновские волны в пылевой плазме. Из выве-деной системы нелинейных уравнений получено в линейном приближении общее диспер-сионное уравнение. В случае волн, распространяющихся поперек внешнего магнитного поля, общее дисперионное уравнение распадается на две невзаимодействующие моды колебаний: электростатическую ионно-дрейфовую-Шукла-Варма моду и электронно-дрейфовую магнито-статическую моду. Показано, что в пылевой плазме нелинейные дрейфово-альфвеновские волны могут существовать в виде двумасштабных дипольных вихрей. Показано, что слабо-локализованные в электрон-ионной плазме одномасштабные дрейфово-альфвеновские вихри модифицируются в экспоненциально локализованные двумасштабные вихри в плазе с пылевой компонентой. Проведенные исследования представлют интерес для интерпретации вихревых структур как в ионосфере так и в магнитосфере Земли. Онищенко О.Г., д.ф.-м.н., (095)-333-1567, Pokhotelov O.A., Onishchenko O.G., Shukla P.K., Stenflo L., Bogdanov A.V., F.F.Kamenets, Drift-Alfven vortices in dusty plasmas with finite ion temperature, Journ.Geophys. Res., ( в печати ).

48. Развита теория зеркальной неустойчивости с учетом конечной температуры электронов. Получено выражение для инкремента с учетом конечной температуры электронов и произволь-ной степени анизотропии функции распределения электронов.
Развита теория зеркальной неустойчивости с учетом конечной температуры электронов. Получено выражение для инкремента с учетом конечной температуры электронов и произволь-ной степени анизотропии функции распределения электронов. Проведено сравнение получен-ных результатов для плазмы с изотропным распределением электронов с известными в литера-туре результатами. Показано, что предыдущие исследования неадекватно описывают неустой-чивость, так как в этих иследованих были пропущены важные резонанные эффекты, что приво-дило к ошибочному выражению для инкремента зеркальной неустойчивости в плазме с конеч-ной темпрературой электронов. В отличие от предшествовавших исследований, где функция распределения электронов предполагалась изотропной, проведенное исследование позволяет использовать результаты для интерпретации наблюдений волн в хвосте магнитосферы и др. областях магнитоферы Земли. Онищенко О.Г., д.ф.-м.н., (095)-333-1567Э, Pokhotelov O.A., Balikhin M.A., Alleyne H., O.G.Onishchenko, Mirror instability with finite electron temperature effects, Journ. Geophys. Res., 1999.

49. Электростатические уединенные волны, регистрируемые аппаратом ''Geotail'' в хвосте магнитосферы, рассмотрены на основе концепции электронных дыр в фазовом пространстве. Построена простая модель электронной дыры, движущейся в немаксвелловской плазме.
Электростатические уединенные волны, регистрируемые аппаратом ''Geotail'' в хвосте магнитосферы, рассмотрены на основе концепции электронных дыр в фазовом пространстве. Построена простая модель электронной дыры, движущейся в немаксвелловской плазме. Установлена взаимосвязь между параметрами соответствующего локализованного волнового возмущения (амплитудой, характерным размером, скоросстью распространения и т.д.). Ис-следован процесс взаимодействия электронных дыр. Согласно расчетам ''столкновения'' дыр являются ''неупругими'', что обьясняет общую тенденцию к их слиянию, обычно наблюдае-мому в численном моделировании. Результаты работы докладывались на 3-ей международной конференции по нелинейным волнам и хаосу в космической плазме (Сан-Диего, 1999 г.). Красовский В.Л., к.ф.-м.н., (095)-333-4167, vkrasov@mx.iki.rssi.ru, Krasovsky V.L., Matsumoto Y., Y.Omura, Interaction of Small Phase Density Holes, Physica Scripta, v.60, p.438, 1999.
Krasovsky V.L., Matsumoto H., Y.Omura, Interaction Dynamics of Electrostatic Solitary Waves, Nonlinear Processes in Geophysics, (в печати).

50. Рассматривается генерация ионосферных неоднородностей внутренними гравитационными волнами конечной амплитуды с характерными длинами волн в области мезомасштабов.
The production of ionospheric disturbances by finite amplitude internal gravity waves (IGW) of mesoscale wavelength range is considered. Such IGW can be generated, in particular, by powerfull tropospheric vortices due to a number of mechanisms ( sheared flow instabilities, geostrophycal adjustment, localized thermal sources and so on ) and they can propagate at large distances in the horizontal plane before arriving to the ionosphere. At the ionospheric heights IGW can have significant amplitudes due to their amplifications caused by the gas concentration decreasing with an altitude or owing to their capture by sheared winds and the following collapse in horizontally inhomogeneous atmospheric flows. The amplified IGW produce below the F-region peak the disturbances of plasma density and temperature, the polarization electric fields and they can trigger also the ionospheric bubbles creation. The theoretical description of IGW generation, propagation and amplification taking into account background wind structures are done. The relevant estimates of ionospheric disturbances produced are performed and the possible applications to the sateliite monitoring of large-scale atmospheric crisis processes are discussed. Ерохин Н.С., д.ф.-м.н., (095)-333-22-23, nerokhin@mx.iki.rssi.ru, Erokhin N.S., Nekrasov A.K., S.L.Shalimov, Ionospheric disturbances driven by the finite amplitude internal gravity waves. - Geophysical Research Abstracts, v.1, No 3, p.643, 1999.

51. Показано, что нижний предел в кулоновском логарифме определяется коллективным поведением плазмы, а не парными столкновениями с малым прицельным расстоянием.
Показано, что предположение о том, что "наибольшая" передача импульса определяется парными соударениями не справедливо, т.к. нижний предел в кулоновском логарифме определяется коллективным поведением плазмы, а не парными столкновениями с малым прицельным расстоянием, и приводит к завышению в два раза численного коэффициента во втором моменте переданного импульса, т.е. многочастичная природа нижнего предела в кулоновском логарифме затрагивает не только сам логарифм, но и численный коэффициент перед ним. Корректный учет флуктуационных электрических полей с масштабом меньшим или порядка дебаевского радиуса (множественной природы соударений в плазме) приводит к существенным изменениям в физике кулоновских соударений и возникновению нового характерного масштаба в теории плазмы (rD rmin)1/2, не имеющего аналога в кинетических задачах с не кулоновским потенциалом взаимодействия. Гордиенко С.Н., к.ф.-м.н., (095)-333-41-00, gord@itp.ac.ru, Гордиенко С.Н., Коллективный механизм торможения в плазме и функция распреде-ления переданного импульса, Письма в ЖЭТФ, т.70, с.18-23, 1999.

52. Показано, что рассеяние пробной частицы в плазме не всегда описывается диффузионным процессом из-за не марковского характера передачи импульса.
Показано, что существуют три различных этапа в торможении частицы плазмой: этапы, относящиеся к малым и большим временам, когда рассеяние носит не диффузионный характер, и этап промежуточных времен, когда рассеяние может быть описано диффузионным процессом. Механизм, ответственный за недиффузионность рассеяния на больших временах, приводит к новому условию применимости классической механики для описания столкновений в плазме vT > ( wwpe)/(mee2L), где L - кулоновский логарифм, e, me, wwpe - заряд, масса электрона и плазменная частота соответственно. Высокотемпературная почти идеальная плазма является примером среды, в которой множественный характер соударений делает применимым классическое описание даже тогда, когда бинарные столкновения должны описываться квантовой механикой (борновским приближением), то есть плазма демонстрирует возможность подавления квантовых эффектов коллективным взаимодействием. Гордиенко С.Н., к.ф.-м.н., (095)-333-41-00, gord@itp.ac.ru, Гордиенко С.Н., Немарковский характер рассеяния и условия применимости квази-классического описания соударений в плазме, Письма в ЖЭТФ, т.70, с.577-582, 1999.

53. Выпущена книга "Нелинейные неустойчивости в плазме и гидродинамике" (Moiseev S.S., V.N.Oraevsky, V.G.Pungin, Nonlinear instabilities in plasmas and hydrodynamics, Bristol: IOP Publishing, pp.162, 1999). Книга посвящена эволюции систем с мультипараметрической неравновесностью (например неоднородной плазмы с электронным пучком), а также аномалиям нелинейного развития систем с монопарамет-рической неравновесностью. Определяющую роль в исследовании таких проблем играет анализ вторичных неустойчивостей, которые формируют нелинейные профили гидродинамических течений, устраняют градиенты температуры и плотности, передают энергию к крупномасш-табным движениям и т.д. Главное внимание уделяется анализу устойчивости состояния, которое достигается системой после возбуждения первичной неустойчивости. Последующее развитие системы может сопровождаться генерацией новых типов движения, существенно отличающихся от тех, которые происходят в начальной стадии первичной неустойчивости. Характерным примером такого процесса является эволюция электронного пучка в неодно-родной замагниченной плазме: После развития первичной высокочастотной неустойчивости, вторичная низкочастотная неустойчивость развивается непосредственно без возбуждения промежуточных частот. Другими словами, существенно новый тип движения, а именно, дрейфовые колебания с возбуждением ионных степеней свободы и возникновением турбу-лентной диффузии плазмы, появляется в системе. Такой процесс действительно наблюдался в экспериментах по плазменно-пучковому взаимодействию. Аномальная бомовская диффузия плазмы поперек магнитного поля, которая казалось абсолютно неожиданной, была объяснена двумя первыми авторами книги на основе концепции вторичной неустойчивости.
Подобное поведение систем, как это следует из результатов, представленных в книге, типично для задач с мультипараметрической неравновесностью. В то же время, как показано в книге на примере процесса развития дрейфовой турбулентности в ионосфере Земли, нелиней-ное развитие системы может проходить оптимальным образом путем возбуждения каскада вто-ричных неустойчивостей также в случае монопараметрической неравновесности . Действи-тельно, в линейном анализе устойчивости мы выбираем возмущения с самым быстрым инкре-ментом роста. Однако, в некоторых случаях внутренняя симметрия задачи приводит к нели-нейному уменьшению инкремента. В этих случаях путь к самой быстрой релаксации к состоя-нию равновесия может быть открыт только через нарушение начальной симметрии вследствие развития вторичных неустойчивостей.
Общий вывод, подчеркнутый в книге - то, что независимо от сложности конкретной физической системы, ее эволюция определяется из принципа самой быстрой релаксации к наиболее равновесию состоянию, возможному для данных условий. Этот вывод совершенно естественен с термодинамической точки зрения. Конечно, конкретные условия задачи могут сильно влиять на выбор различных способов такой релаксации.
Главная часть книги посвящена анализу вторичных неустойчивостей в плазме, но значительное внимание уделяется также примерам, относящимся к гидродинамике. Эти примеры выбраны так, что они, согласно мнению авторов, имеют очевидный интерес для плазмофизиков. Это мнение основано как на том, что все примеры иллюстрируют новые довольно общие способы развития вторичных неустойчивостей, так и на том, что подобные процессы могут происходить в физике плазмы, благодаря чему эти примеры могут служить новым импульсом для развития в этой области.
Большинство примеров, рассмотренных в книге, включает обсуждение экспериментов, подтверждающих теоретические результаты и направлений для дальнейших теоретических и экспериментальных исследований. Книга написана для специалистов по физике плазмы, космической физике, гидродинамике и для студентов старших курсов и аспирантов, чтобы побудить им применить концепцию вторичных неустойчивостей в их областях исследований. Моисеев С.С., д.ф.-м.н., (095)-333-41-00, moiseev@mx.iki.rssi.ru, Ораевский В.Н., д.ф.-м.н., (095)-334-01-20, oraevsky@izmiran.rssi.ru, Пунгин В.Г., к.ф.-м.н., (095)-333-41-67, pungin@mx.iki.rssi.ru, Moiseev S.S., V.N.Oraevsky, V.G.Pungin, Nonlinear instabilities in plasmas and hydrodynamics, Bristol: IOP Publishing, 162 pp., 1999.

54.Предложены новые модификации асимптотических методов в волновой теории: метод оценки экспериментально малых рассеянных полей, не учитываемых обычным методом геометрической оптики и метод построения комплексных лучей.
Проанализирована возможность решения волновых задач при помощи комплексного метода геометрической оптики. Наконец, проведен сравнительный анализ различных модификаций метода геометрической оптики диспергирующих сред (подходы Кравцова и Бернштейна).
На основе многолетних исследований комплексного метода геометрической оптики, проведенных как в нашей стране, так и за рубежом и во взаимодействии с сотрудниками университета Масквайр (Сидней, Австралия) написан монографический обзор: (Yu.A.Kravtsov, G.W.Forbes, A.A.Asatryan. Theory and applications of complex rays. Progress in Optics, vol.39; Amsterdam, 1999, p.3-62). Кроме того, предложен численный метод построения комплексных лучей и новый подход к оценке экспоненциально малых рассеянных полей, которые не описываются обычной геометрической оптикой.
Наконец, проведено сравнение двух наиболее употребительных формулировок метода геометрической оптики диспергирующих сред и уточнены условия сохранения адибатического инварианта. (зав. отд. 63, д.ф.-м.н. Кравцов Ю.А., 333-5279, kravtsov@asp.iki.rssi.ru; Р.А. Егорченков, Ю.А.Кравцов, Численная реализация метода комплексной геометрической оптики, Изв.вузов, Радиофизика, 1999; M.Bornatici, Yu.A.Krsvtaov, Comparative analysis of two formulations of the geometrical optics. The effective dielectric tensor; Plasma Phys. Cont.Fusion, Como, Italy, Nov.1999)

Наверх
На главную страницу