Аннотация

Проводится анализ положения и структуры систем колец больших планет, основанный на решении задачи динамики и устойчивости вращающихся колец, состоявших из замагниченной плазмы. Последние рассматриваются при этом как реликты плазменных праколец. Приводятся численные оценки спектра собственных значений безразмерного параметра Ω, определяющего элитные пракольца. Теория прилагается к кольцам Юпитера, Сатурна и Урана и к плазменным торам Юпитера и Сатурна (J-тор и S-тор).

Краткое содержание

Рассматриваются некоторые новые аспекты динамики плоского тонкого плазменного кольца, вращающегося в магнитном поле планеты. Последнее предполагается дипольным, причем диполь имеет малый эксцентриситет, а ось его отклонена на малый угол относительно оси вращения планеты.
Основное внимание уделяется проблеме устойчивости стационарного вращения кольца, причем рассматривается возмущенное движение, носящее характер как магнито-гравитационных волн, связанныхм с деформацией границ кольца, так и магнито-инерционных волн.
Исходная математическая модель сведена к системе конечно-разностных уравнений, для которой получено асимптотическое аналитическое решение. Показано, что долго живущими являются некоторые «элитные» кольца, характеризующиеся целыми квантовыми числами, тогда как полуцелым квантовым числам отвечают «летальные», то есть неустойчивые кольца («антикольца»). В результате эволюционно зрелое вращающееся кольцо, состоящее из замагниченной плазмы, оказывается стратифицированным на большое число узких элитных колец, разделенных щелями, положение которых соответствует «антикольцам». Рассмотрены области возможного существования элитных колец в околопланетном пространстве.

Квантовые числа, определяющие элитные собственные значения нормированной определенным образом средней секториальной скорости кольца, совпадают с квантовыми числами, появляющимися в решении уравнения Шредингера для атома водорода, а соответствующие им возмущения элитных орбит удовлетворяют кванто-механическому условию Де-Бройля. Это служит одной из иллюстраций изоморфизма квантования в макро-мире. Приводятся численные оценки спектра собственных значений безразмерного параметра Ω, определяющего элитные пракольца.
Теория прилагается к кольцам Юпитера, Сатурна и Урана и к плазменным торам Юпитера и Сатурна (J-тор и S-тор). Проводится анализ положения и структуры наблюдаемых систем колец, основанный на решении модельной задачи динамики и устойчивости вращающихся праколец, состоявших из замагниченной плазмы. Наблюдаемые системы колец рассматриваются при этом как реликты последних.

B.I. Rabinovich

PLANETS’ RINGS AS RELICS OF ANCIENT PLASMA RINGS

The analysis is fulfilled of great planets’ rings systems position and structure based on solution of dynamic and stability problems of the rotating magnetized plasma rings. Planets’ rings systems are considered as relics of ancient plasma rings. The numerical estimation of the non-dimensional parameters Ω eigen-values spectrum, determining the elite rings, are presented. The theory has been applied to Jupiter, Saturn and Uranus rings, to the Jovian torus (Io- or J-torus) and Saturn torus (S-torus).

Фотографии