С. П. Савин, В. П. Будаев, Л. М. Зеленый,  В. Н. Луценко, Н. Л. Бородкова

 

Цикл работ на конкурс ИКИ РАН 2011 г.

 

 

Изучение аномальной динамики пограничной плазмы

 

 

На основе данных спутников Интербол-1, gEOTAIL, THEMIS и CLUSTER объяснен механизм аномальной динамики магнитослоя, границы которого могут локально деформироваться на расстояния, сравнимые с его толщиной. Так, граница магнитосферы – магнитопауза – прогибается на несколько радиусов Земли RE под действием сверхмагнитозвуковых плазменных струй

Проведен сравнительный анализ фундаментальных свойств флуктуаций вблизи границ плазмы, удерживаемой в термоядерных установках, и турбулентных погранслоях (ТПС) магнитосферы Земли, показавший схожесть их основных статистических характеристик, в том числе, зависимости от масштабов (скейлинга) структурных функций и параметров мультифрактальности. Наблюдаются перемежаемый характер флуктуаций и аномальный перенос массы и импульса за счет спорадических инжекций плазменных потоков с вероятностью больших амплитуд потока значительно большей, чем предсказывается гауссовым законом классической диффузии. Турбулентность в периферийной области удержания плазмы в термоядерных установках и в ТПС обладает обобщенным свойством масштабной инвариантности в широком диапазоне характерных длин, простирающемся вплоть до масштабов диссипации. Экспериментальные скейлинги, полученные в плазменных ТПС, используются для сравнения с аналогичными результатами экспериментов в нейтральных средах, что позволяет выявить универсальные свойства развитой турбулентности. Скейлинги ТПС описываются лог-пуассоновской моделью с квазиодномерными диссипативными структурами. Закон среднеквадратичного смещения частиц, ádx2ñ, со временем, t, полученный из экспериментальных параметров лог-пуассоновского распределения, ádx2ñ µ t a , с показателем a » 1,2 ¸ 1,8  свидетельствует о наличии супердиффузии в изучаемых ТПС. Определение характера обобщенного диффузионного процесса из имеющихся регулярных данных является одним из необходимых шагов на пути количественного описания процессов переноса в ТПС.

 

 

Литература

 

1. С. П. Савин1, В. П. Будаев1,2, Л. М. Зеленый1, Э. Амата3, Д. Сайбек4, В. Н. Луценко1, Н. Л. Бородкова1, Х. Занг4, В. Ангелопулос5, Я. Шафранкова6,

З. Немечек6, Я. Бленцки7, Й. Бюхнер8, Л.В. Козак9, С. А. Романов1,          

А. А. Скальский1, В. Красносельских10

1 Институт космических исследований РАН, 2 Национальный исследовательский центр  “Курчатовский Институт”, 3 Interplanetary Space Phys. Inst., Roma, Italy, 4 NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA, 5 University of California, Berkeley, USA, 6 Charles University, Prague, Czech Rep.,  7 Space Research. Center, Warsaw, Poland, 8 Max-Planck Inst. Solar Physics, Katlenburg-Lindau, Germany, 9 Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, кафедра астрономии и физики космоса, Украина, 10 Lab Phys. Chem. Envir., Orleans, France.

Аномальное взаимодействие потока плазмы с погранслоем геомагнитной ловушки,

Письма в ЖЭТФ, т. 93, № 12, 837-846, (2011).

 

2. В.П. Будаев1,2, С.П. Савин2, Л.М. Зеленый2

Наблюдения перемежаемости и обобщенного самоподобия в турбулентных пограничных слоях лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению количественных характеристик переноса.

1РНЦ Курчатовский институт , 123182, пл. Курчатова 1, Москва, Россия

2Институт космических исследований  Российской Академии Наук, 117997, Москва, Россия

УФН, т. 181, №9, 905-952, (2011)