Механизмы генерации электромагнитных и потенциальных волн в околоземной плазме

С момента открытия магнитосферы — плазменной оболочки Земли и солнечного ветра накоплено большое количество экспериментальных данных о плазменных процессах, которые протекают в околоземной среде. Характерной особенностью околоземной плазмы является то, что она находится в магнитном поле, где кроме тепловых частиц присутствует значительное количество сверхтепловых ионов и электронов. Поскольку околоземная плазма не находится в состоянии термодинамического равновесия, в ней постоянно возникают локальные неустойчивости, которые приводят к генерации разнообразного типа колебаний и волн в широком диапазоне частот и волновых векторов. Волновые процессы играют главную роль во многих физических явлениях, которые протекают в магнитосфере Земли и планет, околоземном и междупланетном пространстве, на Солнце. Так наличие мелкомасштабных движений приводит к изменениям свойств среды, в которой протекают макропроцессы ( это проявляется в изменении коэффициентов теплопроводимости, вязкости, диффузии, электропроводимости ).

Коллективные плазменные явления определяют структуру и динамику солнечного ветра и его взаимодействие с земной магнитосферой. С волновыми процессами также связаны такие проблемы, как нагрел и ускорение заряженных частиц плазмы и их высыпания из радиационных поясов Земли, неравновесное радиоизлучение Солнца и планет, перенесения энергии в системе Солнце-Земля и ряд других проблем физики космоса.

В последнее время резко вырос интерес к нелинейным процессам в околоземной плазме. Это предопределено тем, что было получено новые результаты как при проведении космических экспериментов в магнитосфере Земли, так и с помощью влияния мощного наземного радиоизлучателя на ионосферную плазму. Да, в экспериментах по нагреву ионосферы часто наблюдается повторное электромагнитное излучение, которое называют вынужденным электромагнитным излучением 1. Спектр этого излучения имеет очень много характерных особенностей. Усиление плазменных волн в ионосфере на частотах, близких к локальной электронной ленгмюривской частоте, наблюдалось и в экспериментах нагревов в Ареси 2. Данные спутниковых наблюдений свидетельствуют, что в магнитосфере Земли генерируются разного типа волны природнего происхождения. В работах 3,4 при анализе спутниковых наблюдений были обнаружены электромагнитные волны, частота которых близка к электронной ленгмюривской частоте. В этой же области магнитосферы также были обнаружены электростатические волны с частотами, близкими к верхнегибридной частоте. Эти данные наблюдений свидетельствуют о тесной связи между этими типами волн.

Одним из наиболее распространенных типов волн в околоземном пространстве есть вистлери ( свистящие атмосферики ). Данные спутниковых наблюдений свидетельствуют, что одновременно с вистлерами наблюдаются и нижнегибридни волны. Причем, нижнегибридни волны как правило появляются сразу же после регистрации свистящих атмосферикив, которая указывает на тесную связь между этими типами волн.

Общепринято считать, что много электромагнитных явлений искусственного и природнего происхождения в околоземной плазме связаны с нелинейными параметрическими процессами. Нелинейные параметрические процессы играют также важную роль в динамике солнечного ветра и в короне Солнца. С ними связаны такие явления, как солнечные радиовспышки третьего типа, миллисекундные солнечные радиовспышки, радиоизлучения Юпитера и другие гелиофизические явления. Исходя из этого, нелинейные параметрические процессы являются широко распространенным явлением в космических условиях. Поэтому эта проблема является актуальной и ей постоянно уделяется много внимания 5-7. Однако много интересных явлений, которые связаны с нелинейным параметрическим взаимодействием волн в околоземной и космической плазме, еще не достаточно изученные.

К таким явлениям можно отнести такие: тонкая структура вынужденного электромагнитного излучения во время экспериментов нагревов в ионосфере Земли; тонкая структура радиоизлучения Солнца во время мощных вспышек; тонкая структура радиоизлучения пульсаров; механизмы генерации электромагнитных и потенциальных волн в околоземной и космической плазме; нелинейная связь между разными типами колебаний и волн; трансформация магнитогидродинамических альвенивских волн в магнитозвукови и акустические волны; нагрел солнечной короны и много других явлений. В данной диссертационной работе основное внимание уделяется изучению нелинейных параметрических процессов в околоземной плазме, хотя полученные теоретические результаты могут быть использованы для объяснения физических явлений как на Солнце и Юпитере, так и на других космических телах.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: