Физика космичеческой плазмы

1. Изучение процессов ускорения частиц и динамики магнитосферы Земли с помощью спектрометров с высоким разрешением ДОК-2.

В экспериментах ДОК-2 на Хвостовом и Авроральном зондах благодаря рекордно высокому энергетическому и временному разрешению аппаратуры получен ряд принципиально новых данных о популяции энергичных частиц и процессах их ускорения и распространения в магнитосфере:

• Открыто явление "Почти Моноэнергетических Ионов" на границах магнитосферы и в ее хвосте. Явление было интерпретировано, как результат ускорения ионов электростатическим полем, образующимся при разрыве токовых волокон в токовых слоях (магнитопауза, плазменный слой хвоста).
• Изучены характеристики дисперсионных структур, наблюдавшихся в спектрах энергичных ионов и электронов в Авроральной зоне. Установлено, что эти структуры образуются в результате градиентного дрейфа ионов, инжектированных из плазменного слоя хвоста магнитосферы. Анализ структур позволяет определить момент инжекции (ускорения) частиц с точностью несколько десятков секунд и найти место процесса ускорения частиц до 500-600 кэВ в цепи событий, сопровождающих развитие суббури.
• В спектрах энергичных ионов в переходной области вблизи восточного фланга магнитопаузы наблюдались характерные пики, которые были интерпретированы как результат выхода магнитосферных квазизахваченных ионов в переходную область. Энергия пиков, как выяснилось, зависит от расстояния точки наблюдения до магнитопаузы, что дало возможность предложить новый метод дистанционного зондирования магнитопаузы.

2. Квазистабильные и импульсные пучки ионов в авроральной магнитосфере.

Для механизма нагрева и ускорения плазмы в хвосте магнитосферы определяющее значение имеют процессы пересоединения межпланетного и геомагнитного полей и процессы развития крупномасштабных неустойчивостей при реконфигурации магнитного поля в ходе развития вспышечных явлений во время суббурь. Поиски свидетельств этих процессов привели к обнаружению двух различных типов энерго-диспергированных структур ионов (VDIS и TDIS), являющиеся автографами пучков ионов и позволяющие детектировать активные области в авроральной магнитосфере. Детальные исследования по данным проекта "Интербол-2" показали:

• VDIS представляют собой одиночные, длительные (5-20 мин.), стабильные во времени пространственно диспергированные структуры ионов с энергиями 1-20 кэВ на полярном крае авроральной зоны, энергия ионов увеличивается с ростом геомагнитной широты;
• TDIS - спорадические, повторяющиеся, кратковременные (1-3 мин) временные инжекции с энергиями ионов 2-30 кэВ, наблюдаемые почти на одной широте, энергия ионов в которых зависит от времени пересечения их спутником;
• процесс образования VDIS связан с формированием и распространением пучков ускоренных ионов из области пограничного плазменного слоя (50-120 Re) при квазистационарном пересоединении в хвосте, тогда как процесс образования TDIS связан с генерацией и инжекцией пучков ионов из области более близкого плазменного слоя (8-30 Re), ускоренных на фронте неустойчивости вблизи полярного края области выпуклости аврорального овала при вспышке суббури;
• дисперсия по энергии в структурах VDIS объясняется эффектом скоростной фильтрации ионов при движении их к Земле под действием электрического дрейфа, а дисперсионная картина в TDIS связывается с времяпролетным эффектом движения ионов различных энергий из плазменного слоя до высот спутника "Интерболл-2".

3. Исследование глобальной динамики хвоста магнитосферы Земли во время магнитных суббурь.

Одной из основных проблем физики магнитосферы Земли является необходимость перехода к количественному описанию динамики ее взаимодействия с солнечным ветром, в том числе, во время магнитных суббурь. В ходе исследований характеристик более чем 100 суббурь параметры (суммарное давление плазмы и магнитного поля), позволяющие определить время начала и амплитуду глобальных изменений в геомагнитном хвосте во время суббури. Изменения давления, а также их связь с вариациями в солнечном ветре, являются общими чертами для всех классов суббурь, включая суббури на сжатом овале. Показано, что динамика и стабильность хвоста магнитосферы Земли (как неустойчивой системы, находящейся под воздействием солнечного ветра) определяются временем конвекции электрического поля солнечного ветра внутри хвоста (характерным временем системы), а не количеством аккумулированной энергии.

(с.н.с. к.ф-м.н. Петрукович А. А., 333-40-24; Petrukovich, A.A., W. Baumjohann, R. Nakamura, T. Mukai, O.A. Troshichev, Small substorms: solar wind input and magnetotail dynamics, JGR, 105, 21109-21118, 2000.; Petrukovich, A.A., The growth phase: comparison of small and large substorms, Proceedings of the Fifth International Conference on Substorms, ESA SP-443, 9-14, 2000.)

4. Многоспутниковое исследование вариаций плазмы и магнитного поля в солнечном ветре, форшоке и магнитослое Земли в широком диапазоне масштабов.

По данным высокоопросных измерений потока ионов солнечного ветра и межпланетного магнитного поля в области околоземного форшока исследованы характеристики и свойства быстрых вариаций этих параметров в данной области межпланетного пространства. Анализ одновременных измерений на спутниках ИНТЕРБОЛ-1, МАГИОН-4 и GEOTAIL позволил оценить корреляционный масштаб области форшока, который является ключевым параметром в решении вопроса о модификации солнечного ветра при прохождении этой области. Другое направление исследований связано с подробным изучением свойств коротких квазигармонических структур, развивающихся синхронно как в магнитном поле, так и в плазме солнечного ветра, причем вариации данного типа в плазме наблюдались впервые. На основе корреляционного и спектрального методов анализа выявлены характерные особенности этих вариаций, и сопутствующие их возникновению явления в плазме и магнитном поле. Доказано количественно (и для отдельных событий, и на большой статистике), что сильные вариации плазмы и магнитного поля в магнитослое в большинстве случаев имеют внутреннее происхождение, т.е. генерируются непосредственно в магнитослое (по-видимому, вблизи ударной волны) и, следовательно, могут приводить к значительным магнитосферным возмущениям даже в условиях совсем спокойной межпланетной среды. Показано, что вариации плотности плазмы представляют собой устойчивые структуры сжатия и разрежения, движущиеся вместе с потоком и проходящие без разрушения большие расстояния (10-20 Re) вдоль магнитослоя.

(c.н.с., к.ф.-м.н. Г.Н.Застенкер, тел.333-13-88, gzastenk@iki.rssi.ru; м.н.с. П.А.Далин, тел.333-43-56; G.N. Zastenker, P.A. Dalin, A.A. Petrukovich, M.N. Nozdrachev, S.A. Romanov, K.I. Paularena, J.D. Richardson, A.J. Lazarus, R.P. Lepping, A. Szabo, Solar wind structure dynamics by multipoint observations, Phys. Chem. Earth (C), v.25, No.1-2, pp. 137-140, 2000; П.Е. Эйгес, Г.Н. Застенкер, М.Н. Ноздрачев, Я. Шафранкова, З. Немечек, Н.Е. Рыбьева, Быстрые флуктуации потока ионов солнечного ветра и магнитного поля в форшоке: квазигармони ческие структуры, Космич. исслед., т. 38, N 5, с. 469-474, 2000; Z. Nemecek, J. Safrankova, G.N. Zastenker, P. Pisoft, K.I. Paularena, J.D. Richardson, Observations of the radial magnetosheath profile and a comparison with gasdynamic model predictions, Geophys. Res. Lett., v.27, No.17, pp.2801-2804, 2000.)

5. Исследование турбулентного погранслоя (ТПС) на высокоширотной магнитопаузе

• По данным Интербола-1, Полара, Геотейла и Винда впервые установлено, что: ТПС является постоянно действующей критической областью магнитосферы, где происходит диссипация направленной энергии плазмы, аннигиляция магнитного поля и генерируются каскады нелинейных, преимущественно Альфвеновских, волн с энергией порядка кинетической энергии потока в переходной области;
• ТПС наиболее интенсивен ( до 20 нТ) над каспом и над высокоширотным хвостом магнитосферы, в ТПС происходит нагрев плазмы в 1,5-3 раза в диамагнитных полостях с малым магнитным полем; малая доля ионов ускоряется до сотен кэВ, электронов - до десятков кэВ;
• Сравнение с МГД моделированием демонстрирует проникновение плазмы внутрь как непосредственно в каспе, так и в хвосте магнитосферы ; оценки диффузии и перколяции плазмы сквозь ТПС дают потоки плазмы, достаточные для наполнения каспа, низкоширотного погранслоя и всей магнитосферы в целом солнечной плазмой;
• Флуктуации в ТПС не только модулируют локальное пересоединение антипараллельных в среднем магнитных полей, но и стимулируют вторичное пересоединение флуктуирующих полей, что является вероятным механизмом Бомовской диффузии; причем это работает параллельно с крупномасштабным персоединением вдали от каспа, где "диффузные зоны" напоминают ТПС. Квазикогерентные структуры в ТПС обладают трансляционной симметрией характерной для критического состояния самоорганизации, например, в ближнем нейтральном слое во время суббурь;
• ТПС возмущает поток плазмы не только в застойной зоне над летним каспом, повернутым к потоку, но и вниз по течению, где плазма замедляется и нагревается примерно в 2 раза по сравнению с потоком на низких широтах.

6. Экспериментальный тест и дальнейшее развитие модели "Минимум - В" авроральной дуги и вспышки суббури: филаментерная структура дуги, существование и стабильность минимума магнитного поля в хвосте магнитосферы и его связь со вспышкой суббури.

Дальнейший анализ предложенного ранее механизма возбуждения стационарной авроральной спокойной дуги шириной ~ 10 км и вспышки суббури в области ее генерации, т.е. в минимуме магнитного поля в околоземном хвосте магнитосферы ("Модель минимума В"), показал, что последние экспериментальные данные не противоречат этой модели и позволяют развить ее, включив расслоение дуги на волокна толщиной Ј 1 км.

(зав.лаб., проф. Ю.И.Гальперин, тел. 333-14-22, e-mail: ygalperin@romance.iki.rssi.ru; Proc. 5th International Conference on Substorms, St.Petersburg, Russia, May 2000, ESA Sp-444, p.291-294, 2000).

7. Энергичные частицы в каспе, наблюдаемые спутником ИНТЕРБОЛ-2.

На спутнике ИНТЕРБОЛ Хвостовой зонд (одновременно со спутником ПОЛАР) были обнаружены события резкого увеличения интенсивности потоков высокоэнергичных протонов в каспе с энергиями 1-3 МэВ. Для данных событий по показаниям трех различных приборов (КОРАЛЛ, ДОК-2, СКА-2) были восстановлены дифференциальные спектры ионов в широком энергетическом интервале (1 кэВ - 1 МэВ). Были прослежены характерные изменения в форме спектров от внешнего каспа вплоть до земной ударной волны. Изучена структура каспа: внутренний касп, внешний касп, магнитопауза, зона турбулентности и переходный слой.

(зав. лаб., д.ф.-м.н. Писаренко Н.Ф., 333-14-67; A.E. Antonova, V.N. Lutsenko, N.F. Pissarenko, Dynamics of the dayside cusp particle population, Proc. 5th International Conference on Substorms, St.Petersburg, Russia, May 2000, ESA Sp-444, p.465-468, 2000)

8. Результаты эксперимента НЕЙТРАЛ-Э

По результатам выполненной (совместно с Физическим институтом Бернского Университета) обработки образцов результатов эксперимента "Нейтрал-Э", проведенного на станции МИР, впервые прямым методом получены оценки содержания гелия и, главное, отношения изотопов He3/He4 для нейтральных атомов локальной межзвездной среды. Знание этой величины, прямо связанной с темпом образования звезд второго поколения, позволит существенно сузить выбор адекватных моделей эволюции Вселенной.

Работа выполнялась в сотрудничестве с учеными Швейцарии под руководством (в ИКИ) с.н.с., к.ф.-м.н Г.Н. Застенкера. РАН тел. 333-1388, e-mail:gzastenk@iki.rssi.ru

9. Исследование самосогласованных структур магнитоплазменных конфигураций с тонкими токовыми слоями.

Построена аналитическая модель самосогласованного токового слоя в хвосте магнитосферы Земли, образованного взаимопроникающими потоками ионов из мантии. Оценены характерные масштабы тонких слоев для сильной и слабой анизотропии источников а также с учетом конвективного электрического поля. Показано, что глобальная структура слабоанизотропных тонких токовых слоев зависит от популяции захваченных частиц, поступающих в слой из независимого источника и занимающих недоступную для пролетных ионов область фазового пространства. Построенная модель связывает макроскопический профиль магнитного поля токового слоя с микрофизикой неадиабатического движения частиц. Тонкие анизотропные слои с толщиной порядка ларморовского гирорадиуса являются важными элементами в глобальной структуре и суббуревой динамике магнитосферы. Нами построена аналитическая модель тонкого анизотропного токового слоя, которая представляет собой самосогласованное уравнение Грэда-Шафранова для магнитного поля. Основными носителями тока в модели являются потоки пролетных Спейсеровских ионов из мантии. Численные решения найдены в квазиадиабатическом приближении, когда можно пренебречь скачками адиабатического инварианта Iz при пересечении частицами сепаратрисы вблизи нейтрального слоя. Найдены аналитические решения для предельных случаев сильной и слабой анизотропии источников. Показано, что максимальная толщина токовых слоев, порядка ионного теплового радиуса, достигается в случае слабой анизотропии. Исследован также неадиабатический предел сверхсильной анизотропии, когда потоки плазмы на краях слоя текут почти вдоль силовых линий. Обнаружено, что в этом случае толщина токового слоя является конечной и зависит только лишь от отношения нормальной компоненты магнитного поля к полному полю. Учет конвективного электрического поля демонстрирует эффективное увеличение анизотропии источника и соответствующее сжатие слоя под действием электрического поля. Получены самосогласованные профили магнитных полей и токов для произвольной анизотропии. Результирующие токи на краях слоя являются суммой двух основных типов токов - центробежного тока и тока намагничивания, которые текут в противоположных направлениях. При этом преобладающим является диамагнитный отрицательный ток (ток намагничивания). Вблизи нейтральной плоскости Спейсеровские ионы на меандровых орбитах создают положительный парамагнитный ток. Показано, что общая структура слабо анизотропных тонких токовых слоев зависит от структуры фазового пространства, в частности существенно зависит от популяции захваченных частиц на замкнутых финитных орбитах. Эти захваченные в плоскости слоя частицы поступают из иного источника, чем пролетные ионы, занимая недоступную для носителей тока область фазового пространства. Захваченные ионы играют важную роль в слое, осуществляя частичную или полную компенсацию диамагнитного тока по краям слоя. В результате этого профиль магнитного поля в слое имеет немонотонную структуру, а величина его максимума на периферии определяется структурой функции распределения популяции захваченных частиц. Влияние захваченной популяции может привести также к появлению осциллирующих решений. Для сильно анизотропных слоев роль захваченных частиц невелика, так как занимаемая ими область фазового пространства ничтожно мала. Таким образом, построенная модель связывает макроскопическую структуру профиля самосогласованного магнитного поля токового слоя с микроструктурой фазового пространства.

(зав.отд., д.ф.-м.н. Л.М.Зелёный, тел. 333-51-22, e-mail lzelenyi@iki.rssi.ru, к.ф.-м.н. Х.В.Малова, 333-25-00; H.V. Malova, M.I. Sitnov, L.M. Zelenyi, S. Sharma, Self-consistent model 1D current sheet: the role of drift, magnetization and diamagnetic currents, AGU Monograph Series, Magnetospheric Current Systems, 118, 313-322, 2000; L.M. Zelenyi, M.I. Sitnov, H.V. Malova, S. Sharma, Thin and superthin ion current sheets. Quasiadiabatic and nonadiabatic models, J. Nonlinear processes in Geophysics, 7, 3/4, 127-139, 2000; M.I. Sitnov, L.M. Zelenyi, H.V. Malova, S. Sharma, Thin current sheet embedded within a thicker plasma sheet: Self-consistent kinetic theory, J. Geophys. Res., 105, 13029-13044, 2000)

10. Изучение динамики ионов в хвосте магнитосферы Земли с помощью моделирования поведения ионов методом пробной частицы.

Изучена динамика ионов в дальнем хвосте магнитосферы Земли с помощью моделирования поведения ионов методом пробной частицы. Получены моменты ионной функции распределения в зависимости от уровня флуктуаций магнитного поля и величины электрического поля поперек хвоста. Исследовано, как меняется проводимость ионов при изменении электрического поля от 0 до наблюдаемых величин. Найдено, что в системе вместо обычного закона Ома возникает нелокальная и, как правило, нелинейная зависимость между током и приложенным электрическим полем. (A.Greco, P.Veltri., G. Zimbardo, A.Taktakishvili, L. Zelenyi. Numerical simulation of ion dynamics in the magnetotail magnetic turbulence: on collisinless conductivity. Nonlinear Processes in Geophysics , v.7, pp.159-166, 2000.)
• С помощью численного моделирования исследовано влияние турбулентности магнитного поля, которая наблюдается как в дальнем магнитном хвосте Земли, так и в области хвоста, близкой к Земле, на движение ионов. Токовый слой хвоста магнитосферы представлен в виде области обращения магнитного поля, в которой присутствуют компонента магнитного поля, перпендикулярная слою, и спектр флуктуаций поля, представляющий наблюдаемую турбулентность. Показано, что наличие ненулевой компоненты поля, нормальной к слою, оказывает сильное влияние на динамику ионов. Найдено, что в области параметров, характерных для хвоста магнитосферы, учет наличия некоторого уровня флуктуаций приводит к противоположному вкладу в структуру тока и нагрев ионов, чем тот, который приносит присутствие нормальной компоненты поля. Получено, что при достаточно высоком уровне флуктуаций профиль тока в слое приобретает немонотонную двугорбую структуру.

11. Развитие глобальной самосогласованной кинетической модели хвоста магнитосферы Земли

• В 2000 г. продолжена работа по развитию глобальной самосогласованной кинетической модели хвоста магнитосферы Земли, ведущиеся Л.М.Зелёным совместно со специалистами Калифорнийского Университета. Удалось показать, что магнитосферный хвост удивительно гибко подстраивается под различные условия его заполнения плазмой солнечного ветра. Возможны режимы как его переполнения плазмой (в этом случае хвост быстро перестраивается чтобы сбросить излишек плазмы вдоль силовых линий), так и режимы недозаполнения (когда хвост перестраивается так, чтобы сохранить как можно больше плазмы внутри себя и резко уменьшить потери). Во всех случаях наступает лишь динамическое равновесие хвоста, характеризующееся квазиосцилляциями его структуры с периодом 3-4 минуты V.Peroomian, M.Ashour-Abdalla, L.M.Zelenyi. Intrinsic variability in the quiet-time magnetotail. AGU Geophys.Monograph 118, 305-312, 2000; V.Peroomian, M.Ashour-Abdalla, L.Zelenyi. Dynamical properties of self-consistent magnetotail configurations. J.Geophys.Res., 105, no.A8, 18.807- 18.818, 2000).
• Впервые удалось учесть и влияние электронной компоненты плазмы на динамику хвоста. Был разработан комбинированный подход, в котором пренебрегается инерцией электронов при их продольном движении, но учтена конечность их магнитного момента (зеркальная сила) при расчёте их продольного движения и поперечных дрейфов. Удалось показать, что основная особенность найденных квазиравновесий хвоста - их динамический характер, сохраняется и при учёте электронов, хотя, в целом, учёт электронов конечной температуры существенно перестраивает распределение плазмы (особенно вблизи токового слоя и в авроральных областях). (V.Peroomian, L.M.Zelenyi, D.Schriver. Imprints of small-scale nonadiabatic particle dynamics on large-scale properties of dynamic magnetotail equilibrium. Advances of Space Research (submitted 2001). (Proceedings of COSPAR symposium D35. Multiscale structure of plasma processes in critical magnetospheric regions).

12. Исследование самоорганизующегося магнитного поля и плазменной турбулентности на основе нового топологического подхода.

Представлен новый топологический подход к описанию самоорганизующегося магнитного поля и плазменной турбулентности в сильно нелинейных системах, таких как магнитный хвост Земли. Этот подход является альтернативой более традиционному подходу, основанному на анализе и решении соответствующих нелинейных дифференциальных уравнений, и имеет дело напрямую с топологическими законами, т.е. алгебраическими соотношениями между топологическими параметрами системы. Разработанный формализм фрактальной топологии объясняет многие свойства самосогласованного равновесного токового слоя, в частности, разрушение равновесия и инициацию процесса срыва тока поперек хвоста, фазовые переходы в плазменном слое, нетепловые кинетические процессы: например, самопереливание турбулентности и формирование каппа-распределения - функции распределения с немаксвелловским тепловым хвостом. Теоретические выводы сравниваются с наблюдениями и результатами численного моделирования.

(к.ф.-м.н. А.В.Милованов, тел.333-45-34; A.V. Milovanov, and G. Zimbardo, "Percolation in sign-symmetric random fields: Topological aspects and numerical modeling", Physical Review E, 62, 250-260, 2000; A.V. Milovanov, and L.M. Zelenyi, "Functional background of the Tsallis entropy: "Coarse-grained" systems and "kappa" distribution functions", Nonlinear Processes in Geophysics, 7, 211-221, 2000).

13. Исследование поведения ионной вейбелевской неустойчивости в хвосте магнитосферы Земли.

Изучено поведение ионной вейбелевской неустойчивости в хвосте магнитосферы Земли. Установлено, что кинетическое уравнение в квазилинейном приближении позволяет получить аналитическое решение, и найдена функция распределения. Показано, согласно полученному решению, что рост волновой энергии приводит к формированию плато на функции распределения и, как следствие, к стабилизации неустойчивости. Установлено, что развитие неустойчивости сопровождается увеличением продольной тепловой энергии плазмы за счет ее поперечной энергии. Найдено, как уровень насыщения зависит от величины скорости поперечного тока и параметров плазмы. Для набора параметров, характерных для нейтрального слоя хвоста магнитосферы, определены значения моментов функции распределения и величина флуктуаций магнитного поля, устанавливающиеся на стадии насыщения.

(Садовский А. М., 333-45-34, asadovsk@classic.iki.rssi.ru; Galeev A.A., Sadovski A.M. Non-Resonant Wave-Particle Interaction due to the Ion Weibel Instability in the Earth Neutral Sheet and the Current Disruption Problem, Geophysical Research Abstracts, EGS 25 General Assembly. France. 2000. V. 2. P. 979.)

14. Разработана модель пространственно ограниченного спорадического пересоединения на магнитопаузе, где геомагнитное поле и поле обтекающего солнечного ветра антипаралелльны.

Построена математическая модель для предсказания топологии магнитопаузы (положение области пересоединия, положение областей вращательного разрыва на магнитопаузе) при разных условиях в межпланетной среде. Адекватность модели подтверждена результатами статистического анализа пересечений спутником Интербол-1 высокоширотного и низкоширотного пограничных слоев магнитосферы Земли. На основе этого статистического анализа было показано, что пересоединение на дневной магнитопаузе возникает в области антипараллельных полей и, что низкоширотный пограничный слой возникает на замкнутых силовых линиях, проходящих через передний (наиболее близкий к подсолнечной точке) край области пересоединения.

(с.н.с. А.Федоров, н.с. Е.Будник, тел.333-14-67, e-mail: af@afed.iki.rssi.ru; Fedorov, A., Dubinin, E., Song, P., Budnik, E., Larson, P., Sauvaud, J.-A., Characteristics of the exterior cusp for steady southward IMF: Interball observations. J. Geophys. Res., V.105, p. 15945, 2000.; А. О. Федоров, Е. Ю. Будник. К вопросу о происхождении высокоширотного пограничного слоя магнитосферы Земли. Космические Исследования, №6, 2000, стр. 1.)

15. Разработка нового типа детектора для регистрации низко энергичных нейтральных частиц и ионно-электронного анализатора

• Закончена разработка нового типа детектора для регистрации низко энергичных нейтральных частиц для прибора АСПЕРА-3 проекта МАРС-ЭКСПРЕСС. Проведено трехмерное компьютерное моделирование прибора и полные физические испытания прототипа в вакуумной камере. (Отчеты по моделированию и испытаниям детектора нейтральных частиц. См. http://worsta.iki.rssi.ru/MARS-E/)
• Выполнены разработка и компьютерное моделирование ионно-электронного анализатора, смотрящего в направлении на солнечный диск для проекта "Солнечный Зонд".

16. Обнаружение двух типов низкоширотного пограничного слоя (НШПС).

На основе многочисленных пересечений низкоширотной магнитопаузы спутником Интербол-1 установлена новая классификация НШПС. Показано, что НШПС может быть разделен на две категории. Первая категория характеризуется сильно структурированным НШПС, тогда как вторая слабо структурированным НШПС. Первый тип НШПС, как правило, состоит из коротких по времени транзиентов длительностью от 30 с до 5 минут, включая быстро двигающиеся плазменные образования со скоростью порядка скорости плазмы в переходной области. Быстро движущиеся транзиенты часто несут признаки FTE. В таком типе НШПС практически всегда наблюдаются признаки пересоединения. В слабо структурированном НШПС наблюдаемые вариации плотности существенно меньше, а температура более высокая, чем в сильно структурированном НШПС. Существенным является то, что в этом типе НШПС наблюдается дисперсия ионов по энергии. Показано, что различие этих типов НШПС заключается в их происхождении. Сильно структурированный НШПС образуется за счет плазмы вошедшей в магнитосферу на низких широтах, тогда как слабо структурированный НШПС скорее всего формируется плазмой вошедшей в магнитосферу на высоких широтах.

(зав. лаб.546, проф. Вайсберг О.Л., тел.333 34 56, e-mail: olegv@rssi.ru Vaisberg O.L., V.N. Smirnov, L.A. Avanov, N.L. Borodkova, J.H. Wait, J.L. Burch, Different types of LLBL as observed by Interball Tail probe, J.Geophys.Res, (in press))

17. Высокоширотное пересоединение в субальвеновском потоке.

Спутник Интербол-1 пересекал высокоширотную магнитопаузу при стабильном северном межпланетном магнитном поле с локальным магнитным выменем 7.3 и геомагнитной широтой 65о. В области магнитопаузы наблюдались сильные потоки плазмы, двигающиеся по направлению к Солнцу, что является признаком пересоединения магнитных силовых линий магнитослоя и магнитосферы Земли, что подтверждается найденной системой координат де Хофмана-Теллера и выполнением условий Валена, из которых следует, что пересоединение произошло выше космического аппарата, севернее каспа. Показано, что место пересоединения относительно стабильно в пространстве, что является следствием впервые обнаруженного субальвеновского потока плазмы в магнитослое вблизи места пересоединения.

(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@afed.iki.rssi.ru: Avanov L.A., V.N. Smirnov, J.H. Waite, S.A. Fuselier, O.L. Vaisberg, High- latitude reconnection in sub-alfvenic flow: Interball Tail observations on May 29 1996, направленная в J.Geophys.Res.)

18. Форшок околомарсианской ударной волны

С использованием данных проекта ФОБОС показано, что в области форшока околомарсианской ударной волны наблюдаются достаточно сильные вариации скорости плазмы и магнитного поля, источником которых являются альфвеновские волны большой амплитуды как распространяющиеся в солнечном ветре, так и генерируемые непосредственно в области форшока или вблизи его внешней границы. Граница форшока в околомарсианском пространстве представляется не просто топологической границей двух областей (связанной или нет с ударной волной), а своего рода "разрывом", где наблюдается вращение межпланетного поля, увеличение плотности и температуры плазмы. Исследования спектров ОНЧ/УНЧ колебаний магнитного поля в форшоке выявили наличие двух максимумов спектральной интенсивности: вблизи и ниже локальной гирочастоты протонов fp (ранее уже исследованные колебания) и более высокочастотного на частоте 3-10 fp. Рассмотрены два возможных механизма генерации колебаний на этой частоте: появление высокочастотных колебаний в процессе укручения магнитогидродинамических волн в форшоке и их непосредственная генерация потоками ионов кислорода марсианского происхождения. В настоящее время работа готовится к печати.

(к.ф.-м.н. Скальский А.А., 333-40-24; E.Dubinin, K.Sauer, M.Delva, R.Grard, R.Lundin, A.Skalsky, K.Schwingenschuh, K.Szego, J.Trotignon, Multi-instrument study of the upstream region near Mars: The Phobos-2 observations, J.Geophys. Res., 105, 7557, 2000)

19. Транзиентные явления вблизи магнитопаузы

С использованием данных проекта ИНТЕРБОЛ и ПОЛАР, анализировались непродолжительные по времени (< 3 мин) события, наблюдаемые вблизи магнитопаузы на высоких широтах и связанные с резким увеличением плотности, скорости и температуры плазмы, уменьшением величины и резкими вариациями направления магнитного поля. Наблюдения магнитного поля показали, что события имеют достаточно резкий фронт за которым следует волновой пакет. В ряде случаев, изменение годограф магнитного поля при пересечении рампа имеет характерную форму в виде латинской буквы С, что может свидетельствовать с учетом изменений параметров плазмы, что часть наблюдаемых структур представляют собой альфвеновские ударные волны или медленные ударные волны. С использованием одновременных измерений на субспутнике МАГИОН-4 показано, что события представляют собой структур, распространяющиеся вдоль поверхности магнитопаузы. В зависимости от местоположения аппарата, они имеют вид ФТЕ (магнитосферного или магнитослойного). Вблизи поверхности в момент ее пересечения отмечается резкие изменения параметров плазмы. Данные плазменных измерений указывают на то, что появление данных структур может быть связано с изменением местоположения области пересоединения на поверхности магнитопаузы или вторичным пересоединением силовой линии при ее движении вдоль магнитопаузы.

(с.н.с., к.ф.-м.н. Скальский А.А., тел.333-40-24)

20. Динамика области аврорального ускорения по данным эксперимента ПОЛЬРАД

Для правильной интерпретации поляризационных измерений АКР построена компьютерная модель прибора ПОЛЬРАД и определены угловые поправки при измерениях параметров Стокса. (Morozova E., Mogilevsky M., Hanasz J., Modeling of radiowave polarization measurements onboard Interball-2 satellite (Polrad experiment), WDS"00 Proceeding of contributed papers, part II, Ed. J. Safrankova, Charles University, Prague, P. 187-191, 2000).
• Впервые определены динамические спектры параметров Стокса для АКР. Показано, что интенсивность излучения с левой поляризацией часто того же порядка, что и правополяризованного, а иногда и превышает его в дневной магнитосфере. В ночной магнитосфере преобладает излучение с правой поляризацией. (Hanasz J, Boudjada M., Schraiber R., Krawczyk Z., Malycha M, Mogilevsky M., Rucker H., Romantsova T., Dynamic spectra of the Stokes parameters of the dayside and nightside Auroral Kilometric Radiation, JRL, V.27, No11, P.1631-1634, 2000.)
• Обнаружены широкополосные всплески АКР (30-900 кГц) с быстрым изменением (расширением) частоты излучения. Время существования таких всплесков ограничено несколькими десятками минут. Оценена скорость расширения вдоль силовой линии источника всплеска АКР, которая может достигать Алвеновской скорости. Такие всплески наблюдаются на полярной границе полярного сияния при его интенсификации и быстром расширении в сторону полюса и связаны с нисходящими потоками энергичных электронов. Выявлена тонкая структура всплесков АКР, которая указывает на филаментарную структуру продольного тока. (Hanasz J., De Feraudy H., Schreiber R., Parks J., Brittnacher M., Mogilevsky M., Romantsova T., Wide Band burst of Auroral Kilometric Radiation and their association with UV auroral bulges, JGR, V. 105, No 11, P. 23,4372 - 23,448, 2000.)

21.Экспериментально обнаружен эффект приближения околоземной ударной волны к планете при уменьшении Альвеновского числа Маха.

По данным Магион-4 субспутника Интербола-1 исследована зависимость положения околоземной ударной волны от параметров солнечного ветра. Использование при анализе аналитической модели околопланетных ударных волн, ранее предложенной авторами исследования, позволило экспериментально обнаружить тонкий эффект приближения околоземной ударной волны к планете при уменьшении Альвеновкого числа Маха. Обнаруженный эффект реализуется только в случаях когда направление межпланетного магнитного поля практически параллельно скорости солнечного ветра. В остальных случаях околоземная ударная волна удаляется от планеты при уменьшении Альвеновского или звукового чисел Маха в соответствии с общепринятыми представлениями.

(д.ф.-м.н. М.И. Веригин, т. 333-32-33, e-mail mverigin@iki.rssi.ru, M. Verigin, G. Kotova, A. Remizov, V. Bezrukikh, O. Plokhova, J. Slavin, A. Szabo, M. Kessel, J. Safrankova, Z. Nemecek, T. Gombosi, K. Kabin, F. Shugaev, and A. Kalinchenko, Proceedings of International Symposium "From solar corona through interplanetary space, into Earth's magnetosphere and ionosphere: Interball, ISTP satellites, and ground-based observations", February 1-4, 2000, Kyiv, Ukraine, pp. 289 - 293; M. Verigin, G. Kotova, J. Slavin, A. Szabo, M. Kessel, J. Safrankova, Z. Nemecek, T. Gombosi, K. Kabin, F. Shugaev, and A. Kalinchenko, Analysis of the 3-D shape of the terrestrial bow shock by Interball/Magion 4 observations, subm. to Adv. Space Res., 2000.)

22.Новые особенности распределения концентрации и величины температуры протонов внутри плазмосферы

В результате анализа результатов измерений холодной плазмы на Авроральном и Хвостовом зондах проекта Интербол впервые получено, что во время магнитной бури наряду с изменением положения плазмопаузы, происходит резкое изменение профиля распределения концентрации и температуры протонов внутри плазмосферы. В частности, в ночном секторе распределение концентрации, до бури соответствующее закону n~L-4, вскоре после максимума бури становится "плоским" (т.е. слабо зависящим от L). В течение фазы восстановления форма распределения восстанавливается, при этом температура протонов снижается с величины 4000 - 6000К до 1500 - 2000К. Это свидетельствует о том, что во время геомагнитных бурь в ночном секторе происходит более интенсивный, чем в спокойных геомагнитных условиях, сброс холодной плазмы из плазмосферы в ионосферу. Пониженная температура протонов после бури может быть объяснена восстановлением плотности плазмы в плазмосфере за счет потоков холодной ионосферной плазмы, что противоречит существующим представлениям об отсутствии таких потоков в ночное время.

(к.ф.-м.н. В.В. Безруких, т. 333-20-11; В.В. Безруких, М.И. Веригин, Г.А. Котова, Л.А. Лежен, Ж. Лемер, Ю.И. Венедиктов, Динамика плазмопаузы и распределения концентрации холодной плазмы в плазмосфере Земли в процессе развития геомагнитных бурь по результатам эксперимента Авроральный зонд/Альфа-3, Космич. исследов., 38, № 5, 1-13, 2000.)

23.Зависимость характеристик плазмосферы от параметров солнечного ветра.

На основании данных эксперимента Альфа-3, полученных со спутника Интербол-1 в июле - октябре 1999 г. в вечернем секторе плазмосферы, было показано, что плотность холодных ионов, по крайней мере, во внешней части этой области плазмосферы возрастает с ростом динамического давления невозмущенного потока солнечного ветра, набегающего на магнитосферу Земли.Обнаружена тенденция к возрастанию температуры протонов в вечерней плазмосфере в магнитно-возмущенные периоды.

(к.ф.-м.н. Г.А. Котова, т. 333-32-89, e-mail: gkotova@vmcom.lz.space.ru; G.A. Kotova, V.V. Bezrukikh, M.I. Verigin, L.A. Lezhen, N.A. Barabanov, Interball 1/Alpha 3 cold plasma measurements in the evening plasmasphere: quiet and disturbed magnetic conditions, subm. to Adv. Space Res., 2000.)

24.Условия формирования SAR-дуги.

На основе сопоставлений данных спутника ИК-24 с наземными наблюдениями показано, что SAR-дуги формируются в условиях наличия в области F локального минимума концентрации и поляризационного джета. При этом возрастают температура электронов и высота максимума слоя F2, а также концентрация в верхней ионосфере. Сделан вывод о наличии в ионосфере электрического поля ~100 мВ/м и о существенном вкладе механизма фрикционного нагрева в формирование SAR-дуг.

(к.ф.-м.н. В.В. Афонин, т. 333-10-23; Afonin, V.V., Alexeyev, V.N., Ievenko, I.B., Khalipov, V.L., Stepanov, A.E., Erasov, A.N., Kondabarov, A.V., Satellite and ground-based measurements of the SAR-arc phenomena, Physics and Chemistry of the Earth, Part C: Solar-Terrestrial and Planetary Sciences, Volume 25, Number 1/2, 2000, pp. 63-66)

25. Влияние гравитационных волн, возникающих при землетрясениях, на динамику ионосферной экваториальной аномалии.

Сравнение распределений электронной концентрации и флуктуаций электрического поля по данным спутника ИК-24 (АКТИВНЫЙ) показало, что характеристики и поведение наблюдающихся на внешних склонах экваториальной аномалии максимумов турбулентности отличаются от максимума над магнитным экватором. Показано, что корреляция между максимумами электростатической турбулентности и крупномасштабными градиентами электронной концентрации может быть объяснена градиентной неустойчивостью, вызванной гравитационными волнами от землетрясений.

(к.ф.-м.н. В.В. Афонин, т. 333-10-23; O.A. Molchanov, M. Hayakawa. V.V. Afonin, O.S. Akentieva, E.A. Mareev, and V.Yu. Trakhtengerts, Possible Influence of Seismicity through Gravity Waves on Ionospheric Equatorial Anomaly from Data of IK-24 Satellite, International Workshop on Seismo Electromagnetics, 2000 of NASDA, Sept. 19-22, Programme and Abstracts, Tokyo, Japan, p.41)

26. Компоненты тепловой и сверхтепловой плазмы в высокоширотных областях магнитосферы на высотах 2-3 RE.

Разработана численная интерактивная модель для обработки зондовых характеристик эксперимента КМ-7 (ИНТЕРБОЛ-2), позволяющая получать достоверные детальные данные о структуре тепловой (Е< 15 эВ) плазмы в высокоширотной магнитосфере на высотах до 20 000 км. Выявлено, что тепловая плазма в этих областях состоит из следующих компонент: изотропная популяция с максвелловским распределением, пучки электронов с различным соотношением между тепловой и направленной энергией, дополнительные (к тепловым) потоки ионов.

(к.ф.-м.н. В.В. Афонин, т. 333-10-23; Афонин В.В., Акеньтиева О.С., Шмилауэр Я., Компоненты тепловой и сверхтепловой плазмы в высокоширотных областях магнитосферы на высотах 2-3 RE по измерениям на спутнике ИНТЕРБОЛ-2, Космические исследования, 38, No. 5, 2000).

27.Анализ формирования крупномасштабных плазменных неоднородностей в среднеширотной и приэкваториальной ионосфере

Показано, что появление крупномасштабных плазменных неоднородностей в среднеширотной и приэкваториальной ионосфере может быть обусловлено воздействием на ионосферную плазму внешних источников (солнечное излучение, потоки заряженных частиц, высыпающихся из магнитосферы) и атмосферных возмущений (волн и вихрей Россби, пакетов гравитационно-акустических волн).

(д.ф.-м.н. Г.Л. Гдалевич, т. 333-52-55) (Г.Л. Гдалевич, В.Ф. Губский, Н.И. Ижовкина, В.Д. Озеров,Крупномасштабные атмосферные возмущения и плазменные неоднородности в верхней ионосфере, представлено в Геомагн. и Аэрономия, 2000)

28. Роль композиционного дисбаланса плазмы переходной области ионосферы в инициировании взрывных процессов возбуждения плазменных неустойчивостей

По данным масс-спектрометрических и зондовых измерений ионосферной плазмы (Вертикаль 10) показано, что в переходной от кислорода к водороду области ионосферы вследствие пространственной неоднородности диффузионных потоков ионов, нарушающей равновесие ионного состава плазмы, возникают условия для бездиссипативного накопления потенциальной энергии, высвобождаемой затем посредством взрывных процессов порогового возбуждения плазменных неустойчивостей.

(к.ф.-м.н. В.Д. Озеров, т. 333-52-55; В.Д.Озеров, Автогенерация неустойчивости композиционного равновесия плазмы в переходной области плазмосферы, представлено в журнал Космические Исследования, 2000.)

29. Обнаружение нисходящего пучка протонов сверхтепловых энергий в дневном каспе

В дневном каспе на средних высотах обнаружен нисходящий пучок протонов сверхтепловых энергий в дневном каспе, возникающий при взаимодействии нисходящего пучка энергичных ионов магнитослоя с восходящим коническим пучком сверхтепловых ионов из магнитосферы на высотах 4-6 радиусов Земли.

(В.В.Вовченко тел. 333-11-22; В.В.Вовченко и др., КИ, № 6, 585-595, 2000).

30. Тестирование моделей крупномасштабной конвекции по измерениям ионных провалов в геомегнитно-спокойное время.

Исследована глобальная картина дрейфовых движений квазизахваченных ионов и вызываемых ими вариаций их энергетических спектров во внутренней магнитосфере. Выбраны модели конвекции и источника частиц в хвосте магнитосферы, позволяющие описать эту картину, наблюдающуюся со спутников ИНТЕРБОЛ.

(Н.Ю.Бузулукова тел.333-11-22; Н.Ю.Бузулукова и др., КИ, № 5, 524-535, 2000).

31. Исследование характеристик и ионного состава сверхтепловых частиц.

Исследованы характеристики и ионный состав сверхтепловых частиц, составляющих отток ионов из полярной ионосферы. Показано, что основная доля этого потока ионов формируется "ионным фонтаном" в дневном каспе, а эффекты чистого "полярного ветра" (обусловленного одной лишь тепловой энергией ионов) над полярной шапкой заметны только в очень спокойное время.

(Д.В. Чугунин тел.333-11-22)

32. Исследование формирование поляризационного джета.

Анализ многолетних измерений характеристик субавроральной ионосферы и магнитосферы как наземными методами, так и со спутников, показал, что явление поляризационного джета (узкая полоса сверхзвукового дрейфа плазмы к западу) развивается в околополуночном секторе на фазе вспышки суббури в течение нескольких минут, а не на фазе ее затухания, как считалось ранее.

33. Анализ характеристик мелкомасштабных электростатических структур в авроральной магнитосфере.

Теоретический анализ характеристик мелкомасштабных электростатических структур, наблюдаемых в авроральной магнитосфере, показал, что в многокомпонентной плазме эти структуры способны двигаться относительно пучка электронов или ионов и эффективно рассеивать сверхтепловые ионы, а в определенных условиях и переносить возникающий локально избыточный заряд, восстанавливая квазинейтральность плазмы.

(д.ф.-м.н. Ю.И.Гальперин, тел. 333-14-22; КИ, № 5, 549-560, 2000).

34. Анализ характеристик альвеновского импульса на основе гипотезы об электрическом разряде в мезосфере.

Показано, что гипотеза об электрическом разряде в мезосфере (например, через проводящий канал метеорного следа в низкопроводящей среде) позволяет объяснить все основные характеристики альвеновского импульса, зарегистрированного на спутнике Ореол-3 в ходе активных координированных экспериментов МАССА-1 и МАССА-3 с наземными химическими взрывами.

(д.ф.-м.н. Ю.И.Гальперин, тел. 333-14-22; КИ, № 6, 602-613)

35.На основе электронной магнитной гидродинамики исследованы быстрое магнитное и турбулентно-волновое динамо. Предложено новое направление исследований - магнитная электроника, где основную роль в генерации электромагнитного излучения играют неравновесные магнитные флуктуации (при этом наличие в системе тока или пучка заряженных частиц не требуется).

В частности, в рамках магнитной электроники предложен новые методы нагрева неоднородной плазмы и генерации электромагнитных волн, в которых ключевое значение имеют киральность плазмы, а также турбулентные вязкость и сопротивление. С учетом инерции электронов вычислены коэффициенты турбулентной вязкости и сопротивления, а также киральные слагаемые. Показано, что турбулентные вязкость и сопротивление могут стать отрицательными в случае анизотропной плазменной турбулентности. Обращается внимание на то, что киральность плазмы возникает уже при наличии постоянного магнитного поля. Доказано, что двумерная ЭМГД-турбулентность плазмы может служить генератором трехмерных вистлеров. Этот эффект может быть обусловлен киральностью турбулентности либо отрицательностью электросопротивления плазмы.

Авторы: Моисеев С.С. (ИКИ РАН), moiseev@mx.iki.rssi.ru 333-41-00, Лахин В.П. (Российский исследовательский Центр ''Курчатовский институт''), Т.Д.Схеп ( Институт физики плазмы, Ньювейген, Нидерланды) Работа''Быстрое магнитное и турбулентно-волновое динамо в приближении ЭМГ'' доложена на 25-й Генеральной Ассамблее Европейского Геофизического Общества ( г.Ницца, Франция, апрель 2000 г.) и принята к публикации в журнале ''Physics and Chemistry of the Earth'', EGS.

36. Развита теория зеркальной неустойчивости с учетом конечной температуры электронов. Получено выражение для инкремента с учетом конечной температуры электронов и произвольной степени анизотропии функции распределения электронов.Проведено сравнение полученных результатов для плазмы с изотропным распределением электронов с известными в литературе результатами. Показано, что предыдущие исследования неадекватно описывают неустойчивость, так как в этих иcследованих были пропущены важные резонанные эффекты, что приводило к ошибочному выражению для инкремента зеркальной неустойчивости в плазме с конечной темпeратурой 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.

Авторы: Онищенко О.Г. и др., д.ф.-м.н., тел.333-15-67. Pokhotelov O.A., Onishchenko O.G., Balikhin M.A., Alleyne H., Treumann R.A. Drift-mirror instabi-lity in space plasmas. 2. Nonzero electron with finite electron temperature effects. - Jour.Geophysical Res., 2000.

37.Рассмотрены ионосферные эффекты, инициируемые интенсивными тропосферными вихрями типа тайфунов.

Исследование электромагнитных эффектов, порождаемых в ионосфере мощными вихревыми структурами тропосферного происхождения, необходимо для создания комплексной системы мониторинга кризисных ситуаций типа тайфунов, внетропических циклонов и ураганов и прогноза их динамики. Спиральные атмосферные вихри создают внизу аномальные гидродинамические возмущения, которые переносятся вверх, на ионосферные высоты и инициируют там возмущения ионосферной плазмы, в частности, вариации плотности плазмы, электростатические поля, генерацию плазменных пузырей за счет развития Релей-Тейлоровской неустойчивости, пространственные вариации свечения ночного неба и др. Кроме того, возмущения ионосферы могут быть связаны с прямой электрической активностью тайфунов, например, проникновением вверх электростатических полей, генерацией вистлеров, распространяющихся в атмосферу и магнитосферу и стимулирующих высыпания энергичных заряженных частиц. Выполнены оценки амплитуд ионосферных возмущений, горизонтального смещения "ионосферного отпечатка" вихря и его временной задержки, указано на существенное фоновых ветровых структур для передачи возмущений в ионосферу.

Авторы: Ерохин Н.С. (д.ф.-м.н., тел.333-22-23, nerokhin@mx.iki.rssi.ru), Моисеев С.С. (д.ф.-м.н., тел.333-41-00, moiseev@mx.iki.rssi.ru), Шалимов С.Л. (д.ф.-м.н., shalimov@uipe-ras.scgis.ru) Erokhin N.S., Moiseev S.S. & S.L.Shalimov, Ionospheric Effects Produced by The Intense Tropo-spheric Vortices, 2001, submitted for publication to Physics and Chemistry of the Earth.

38. Исследованы нелинейные дрейфово-альфвеновские волны в пылевой плазме.

Из выведеной системы нелинейных уравнений получено в линейном приближении общее дис-персионное уравнение. В случае волн, распространяющихся поперек внешнего магнитного по-ля, 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 слаболока-лизованные в электрон-ионной плазме одномасштабные дрейфово-альфвеновские вихри моди-фицируются в экспоненциально локализованные двумасштабные вихри в плазе с пылевой ком-понентой. Проведенные исследования представлют интерес для интерпретации вихревых стру-ктур как в ионосфере так и в магнитосфере Земли.

Авторы: Авторы: Онищенко О.Г. и др., д.ф.-м.н., тел.333-15-67. а) Onishchenko O.G., Pokhotelov O.A., Shukla P.K., Stenflo L., Bogdanov A.V., Kamenets F.F. Drift-Alfven vortices in dusty plasmas with finite ion temperature. - Jour. Plasma Phys., 2000. б) Shukla P.K., Stenflo L., Pokhotelov O.A., Onishchenko O.G. Comments on "Electromagnetic con-vective cells in nonuniform dusty plasma". - Phys. Rev. E, 2000. в) Onishchenko O.G., Pokhotelov O.A., Pavlenko V.P., Stenflo L., Shukla P.K. Decay instability and weakly-turbulent spectra of ion-drift waves in dusty plasmas. - Jour. Plasa Phys., 2000.

39. Исследованы дрейфово-альвеновские волны в релятивистской плазме как с неоднородной плотностью, так и снеоднородной температурой, а также нелинейные дрейфо-желобковые волны в релятивистской электронно-позитронной плазме, находящейся во внешнем гравитационном поле.

Получено выражение для возмущенной функции распределения частиц из кинетического уравнения Больцмана для релятивистской плазмы в приближении низкочастотных (по отношению к циклотронной частоте частиц) и длинноволновых (по отношению к ларморовскому радиусу) возмущений. Вычислены моменты от возмущенной функции распределения и получено выражение для компонент тензора магнитной вязкости релятивистской бесстолкновительной 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 снеоднородной температурой. Выведена таже система нелинейных уравнений для дрейфово-желобковых волн в релятивистской электронно-позитронной плазме, находящейсяво внешнем гравитационном поле. При исследованиях 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 рассматриваемых волнах неоднородность внешнего 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 нерятивистской плазмы, в релятивистской плазме, находящейсяв слабом внешнем гравитационномполе (или в магнитном поле с малой кривизной силовых линий), желобковая неустойчивость существует также в плазме с однородной плотностью, если температура плазмы неоднородна. Доказана возможность существования стационарных вихревых структур исследованных волн, обсуждаются характерные масштабы и характерные скорости вихрей.

Авторы: Авторы: Онищенко О.Г. и др., д.ф.-м.н., тел.333-15-67. Shukla P.K., Farid T., Onishchenko O.G., Stenflo L. Sheared flow driven vortices in a magnetized dusty electron-positron plasmas.-Jour. Plasma Phys., 2000

40. Опубликованы результаты по эффекту Коттона-Мутон в замагниченной плазме, по границам применимости ньютоновских уравнений для описания столкновений частиц в газе и по информационным системам дистанционного зондирования.

(проф. Ю.А. Кравцов, зав.отд. 63, 333-5279, kravtsov@asp.iki.rssi.ru; Kravtsov Yu.A., Naida O.N. Theory for Cotton-Mouton diagnistics of magnetized plasma. J.Tech.Phys., 2000, 41, N2, 155-160).