Індекс рубрикатора НБУВ: Д214.21

Рубрики:

Постійне магнітне поле Землі (геомагнітне поле)

Шифр НБУВ: Ж14846 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В654.13 + Д214.2

Рубрики:

Земля-планета

Геомагнетизм Землі

Шифр НБУВ: Ж14258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В632.5

Рубрики:

Міжзоряна газодинаміка і електродинаміка < Теоретична астрофізика>

Шифр НБУВ: Ж14258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В632.5

Рубрики:

Міжзоряна газодинаміка і електродинаміка < Теоретична астрофізика>

Шифр НБУВ: Ж14258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В632.5

Рубрики:

Міжзоряна газодинаміка і електродинаміка < Теоретична астрофізика>

Шифр НБУВ: Ж14258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано нелінійний механізм генерації інерціальних альвенівських та електромагнітних хвиль у пиловій плазмі. Як механізм генерації розглянуто параметричну нестійкість, де хвилею накачки є верхньогібридна хвиля, яка розпадається на електромагнітні хвилі (що розповсюджуються вздовж та впоперек зовнішнього магнітного поля) та інерціальну альвенівську хвилю. На базі рівнянь трирідинної магнітної гідродинаміки одержано нелінійне дисперсійне рівняння, що описує трихвильову взаємодію та інкремент розвитку нестійкості. Показано, що в результаті розвитку нестійкості генерація лівополяризованої електромагнітної хвилі відбувається швидше, ніж генерація звичайної електромагнітної хвилі. Розглянутий нелінійний процес може мати місце у магнітосфері Землі, міжзоряних хмарах, кометних хвостах, кільцях планет.

Індекс рубрикатора НБУВ: В632.5

Рубрики:

Міжзоряна газодинаміка і електродинаміка < Теоретична астрофізика>

Шифр НБУВ: Ж14258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В632.5

Рубрики:

Міжзоряна газодинаміка і електродинаміка < Теоретична астрофізика>

Шифр НБУВ: Ж14258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто динамічні процеси, що протікають в атмосфері Сонця та геліосферній плазмі. Запропоновано та досліджено нові механізми генерації та трансформації плазмових хвиль. Проаналізовано причини, умови та джерела виникнення турбулентних станів сонячної атмосфери. Вивчено вплив великомасштабних електромагнітних полів на процеси, що відбуваються у перед- і післяспалахових петлях. Досліджено механізми трансформації турбулентних рухів фотосферного газу у плазмові неоднорідності фотосфери.

Досліджено умови появи нестійкості високочастотних електронних ленгмюрівських хвиль у плазмі поблизу основи петельної структури на ранній стадії спалахового процесу в активній області на Сонці. Процес виникнення та розвитку нестійкості визначається сукупною дією таких факторів, як наявність у струмовому контурі петлі слабкого великомасштабного електричного поля, вплив парних кулонівських зіткнень, втрата імпульсу електронами на пульсаціях розвиненої бернштейнівської турбулентності, а також загасання Ландау. Вважалося, що поблизу основи петлі, - в області "кілогауссових" магнітних полів, - густина та температура плазми визначається за допомогою напівемпіричної моделі сонячної атмосфери FAL (Fontenla-Avrett-Loeser), що враховує вплив процесу дифузії гелію. Порівняно одержані результати з результатами аналогічних розрахунків для альтернативних моделей сонячної атмосфери MAVN (Machado-Avrett-Vernazza-Noyes) і VAL (Vernazza-Avrett-Loeser).

Генерацію другої гармоніки у процесі розвитку відповідної нестійкості досліджено для випадку чисто електронних нахилених бернштейнівських мод, модифікованих врахуванням кулонівських зіткнень та наявністю слабкого великомасштабного електричного поля у післяспалаховій петлі. Такі моди запропоновано називати "квазібернштейнівськими". Розрахунки проведено за припущення, що головні характеристики магнітоактивної плазми в основі петельної структури на ділянці, що відповідає нижньосередній хромосфері активної області, визначаються за допомогою напівемпіричної моделі сонячної атмосфери Фонтенли - Аврета - Льозера (FAL). Показано, що використання цієї моделі замість моделей атмосфери, що використовувалися раніше, а саме моделей Мачало - Аврета - Вернаци - Нойєса (MAVN) та Вернаци - Аврета - Льозера (VAL), призводить до помітних змін порогових значень нестійкості за амплітудою субдрейсерівського електричного поля та граничних значень довжини хвилі збурення. Випромінювання в сантиметрово-міліметровому діапазоні може виникнути за сприятливих умов внаслідок злиття двох квазібернштейнівських гармонік з утворенням електромагнітної хвилі.

Досліджено стійкість першої гармоніки чисто електронних нахилених бернштейнівських мод, модифікованих врахуванням кулонівських зіткнень та наявністю слабкого великомасштабного електричного поля у петлі. Передбачалось, що основні характеристики магнітоактивної плазми в основі петельної структури на ділянці, що відповідає нижній хромосфері активної області, визначаються за допомогою напівемпіричної моделі сонячної атмосфери Фонтенли - Авретта - Льозера (FAL). Як основну причину виникнення та розвитку нестійкості розглянуто сукупну дію таких факторів, як наявність субдрейсерівського електричного поля, амплітуда якого адіабатично повільно збільшується в ході розвитку спалахового процесу, врахування парних кулонівських зіткнень та мале відхилення напрямку розповсюдження збурення від чисто перпендикулярного по відношенню до магнітного поля петлі. Дослідження інкремента розвитку нестійкості показало, що використання моделі FAL замість моделей атмосфери MAVN та VAL, які були використані раніше, призводить до суттєвого зниження порога нестійкості за амплітудою субдрейсерівського електричного поля. Випромінювання в сантиметрово-міліметровому діапазоні може виникнути за сприятливих умов унаслідок розпаду хвилі, яка генерується, на кінетичну альвенівську та звичайну електромагнітну хвилі.

Досліджено умови появи і розвитку іонно-звукової нестійкості в передспалаховій плазмі петельної структури в активній області. Дослідження проводилися в межах напівемпіричної моделі FAL сонячної атмосфери. На ділянці струмового контуру петлі поблизу її основи передбачалася наявність субдрейсеровського електричного поля і паралельного йому магнітного "кілогауссового" поля. Показано, що дрібномасштабна іонно-звукова нестійкість з низьким порогом збудження по амплітуді субдрейсеровського поля може виникнути в досліджуваній області до настання фази "попереднього нагрівання". Показано, що в межах концепції, що використовується, зниження порога збудження нестійкості можливо тільки під час підвищення ступеня неізотермічності плазми.

Досліджено процес виникнення та розвитку нестійкості низькочастотних хвиль у плазмі в області поблизу основи корональних петель, яка відповідає нижньо-середній хромосфері. Дослідження проведено у припущенні квазіпотенціального магнітного поля окремої петлі, коли його амплітуда на обраній ділянці струмового контуру останньої змінювалася в інтервалі від 3 до 10 мТл. Як основні причини нестійкості розглянуто наявність у петлях слабкого великомасштабного електричного поля і повільні дрейфові рухи плазми, викликані просторовою неоднорідністю її температури і густини. Ідентифікація одержаних рішень дисперсійного рівняння дозволила встановити, що для двох напівемпіричних моделей сонячної атмосфери MAVN F1 і MAVN F2M хвилі, що генеруються на лінійній стадії розвитку нестійкості, є кінетичними альвенівськими. Відмінними рисами досліджених хвиль у передспалаховій хромосфері активної області виявлено відносно невисокий ступінь неізотермічності плазми, необхідний для прояву нестійкості, і низький поріг цієї нестійкості по амплітуді субдрейсерівського електричного поля у петлі.

Исследован процесс появления и развития неустойчивости низкочастотных волн в плазме в области вблизи основы корональных петель, которая соответствует нижне-средней предвспышечной хромосфере. Исследования проводились в приближении квазипотенциального магнитного поля отдельной петли, когда его амплитуда на выбранном участке токового контура последней изменялась в интервале от 1 до 3 мТл. В качестве основных причин неустойчивости рассмотрено наличие в петлях слабого крупномасштабного электрического поля и медленные дрейфовые движения плазмы, вызванные пространственной неоднородностью ее температуры и плотности. Идентификация полученных решений дисперсионного уравнения позволила установить, что для полуэмпирической модели солнечной атмосферы FAL волны, генерируемые на линейной стадии развития неустойчивости, являются кинетическим ионно-звуковыми волнами. Наиболее важными чертами исследованных волн оказались невысокая степень неизотермичности плазмы, необходимая для проявления неустойчивости, а также низкий порог возбуждения этой неустойчивости в единицах амплитуды локального дрейсеровского поля в петле. Кинетические ионно-звуковые волны, генерируемые как и кинетические альвеновские волны, имеют собственное продольное электрическое поле, в результате чего могут эффективно ускорять заряженные частицы в предвспышечной атмосфере активной области.

Исследован процесс появления распадной "квазимодовой" неустойчивости кинетических альвеновских волн (КАВ) в хромосфере активной области на Солнце накануне вспышки, а именно в плазме магнитных петель вблизи их оснований. В качестве конкретного вида трех волнового взаимодействия исследовался процесс распада первичной КАВ на кинетическую ионно-звуковую и вторичную КАВ. Необходимые условия возникновения распадной неустойчивости КАВ были получены для двух полуэмпирических моделей солнечной атмосферы с использованием модифицированного выражения для инкремента развития неустойчивости в случае нелинейного взаимодействия низкочастотных волн c аномально низким порогом возбуждения. Показано, что основные критерии появления неустойчивости существенно зависят от значений амплитуды внешнего магнитного поля в исследуемой области и от модели солнечной атмосферы.

Исследован процесс зарождения и развития неустойчивостей двух типов продольных волн - низкочастотных ионно-звуковых и высокочастотных ("электронных") ленгмюровских - в предвспышечной атмосфере активной области на Солнце. Исследуемая часть области находится на хромосферном участке вспышечной петли вблизи ее основания. Основным источником неустойчивостей является слабое крупномасштабное электрическое поле петли. В предвспышечной плазме скорость потока электронов относительно ионов предполагается намного меньшей тепловой электронной скорости. Развитие неустойчивостей рассматривалось на фоне уже существующей мелкомасштабной бернштейновской турбулентности, имеющей аномально низкий порог возбуждения. Получены необходимые условия возникновения неустойчивостей продольных волн и граничные значения основных характеристик плазмы и волнового возмущения.

Область исследований представляет собой участок токового контура магнитной петли в активной области в интервале высот от 1400 до 2500 км над уровнем фотосферы. На самом раннем этапе развития вспышечного процесса магнитное поле петли предполагалось стационарным и однородным в диапазоне, соответствующем "слабым" полям (так называемые дека-гектогауссовые поля). Были получены условия возникновения и развития неустойчивости второй гармоники бернштейновских мод в этой ранее не исследованной области. Причиной развития данной неустойчивости (равно как и возникающих позднее низкочастотных неустойчивостей) считалось субдрейсеровское электрическое поле петли, а основным фактором, сдерживающим ее развитие, - парные кулоновские столкновения. Полученные экстремально низкие значения порога неустойчивости указывали на принципиальную возможность последующего появления низкочастотных неустойчивостей (и соответствующих им плазменных волн), имеющих гораздо более высокие пороговые значения, уже на фоне насыщенной бернштейновской турбулентности. В рамках такого сценария частота рассеяния электронов на пульсациях турбулентности, как правило, превышает частоту парных (в основном электрон-ионных) кулоновских столкновений. При получении и исследовании дисперсионного уравнения для низкочастотных волн, кроме наличия квазистатического субдрейсеровского поля в петле, учитывалась также слабая пространственная неоднородность плотности и температуры плазмы. Показано, что решения дисперсионного уравнения для низкочастотных волн в случае преобладания парных кулоновских столкновений и в случае доминирования процесса потери импульса электронами на пульсациях насыщенной бернштейновской турбулентности являются морфологически подобными и отличаются только граничными значениями параметров возмущения. И в том, и в другом случае они относятся к одним и тем же семействам волн - кинетических альвеновских и кинетических ионно-звуковых. Эти волны, обладая собственным электрическим полем, могут играть существенную роль в предвспышечном ускорении энергичных электронов.

Исследован процесс возникновения и развития низкочастотной неустойчивости кинетических альвеновских (КАВ) и кинетических ионно-звуковых волн (КИЗВ) в предвспышечной солнечной плазме вблизи оснований магнитных петель, т.е. в области, соответствующей по высоте нижне-средней хромосфере. В этой области, согласно данным наблюдений, полученным в рамках международных миссий "Hinode", SDO и IRIS, амплитуда магнитного поля может изменяться в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен гаусс. Наличие в этой области крупномасштабного слабого электрического поля ("субдрейсеровского", согласно установившейся терминологии) в течение достаточно длительного (по сравнению со временем развития неустойчивости) периода времени можно считать в рамках используемой концепции исследований главным источником генерации волн. Еще одним важным источником неустойчивостей можно считать медленные дрейфовые движения плазмы, вызванные пространственной неоднородностью температуры и плотности среды. Проведенная ранее идентификация полученных решений дисперсионного уравнения для низкочастотных кинетических волн, генерируемых вследствие развития соответствующих неустойчивостей, позволила установить важный факт: для некоторых полуэмпирическихмоделей солнечной атмосферы волны, генерируемые на линейной стадии развития неустойчивости, принадлежат к семейству кинетических альвеновских и кинетических ионно-звуковых волн. Было показано, что генерация этих воли может иметь место как в плазме с чисто кулоновской проводимостью, так и в плазме с насыщенной мелкомасштабной бернштейновской турбулентностью. Ранее было показано, что последняя может появиться в исследуемой области как результат эволюции неустойчивости первой гармоники квазибериштейновских мод, имеющей гораздо более низкий порог возбуждения по амплитуде субдрейсеровского поля, чем низкочастотные кинетические. Кроме экстремально низкого порога возбуждения, еще одним важным качеством исследуемых воли является невысокая степень неизотермичности плазмы, необходимая для появления неустойчивости. Доказана также принципиальная возможность возбуждения кинетических волн малой амплитуды в исследованной области. Этот факт чрезвычайно важен для повышения вероятности реализации процесса трехволнового взаимодействия и появления всплесков микроволнового излучения в предвспышечном состоянии активной области, а следовательно, и построения комбинированного краткосрочного прогноза вспышки в ней.