Нестационарные течения частично-ионизованной плазмы с учетом эффектов перезарядки на границе гелиосферы и в межзвездной среде

• Автор: Проворникова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 01.03.03, 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Модель взаимодействия солнечного ветра с частично-

ионизованной локальной межзвездной средой

1.1 Обзор моделей взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой

1.2 Постановка задачи: основные уравнения, начальные и граничные условия

1.3 Численный метод решения

1.4 Стационарное решение задачи о взаимодействии солнечного ветра с набегающим потоком межзвездной среды
1.5 Выводы
2 Эволюция разрывов в сверхзвуковом солнечном ветре и в области гелиосферного ударного слоя
2.1 Обзор наблюдений и теоретических моделей нестационарных течений во внешней гелиосфере
2.2 Грапичные условия в модели

2.3 Распространение двух ударных волн в гелиосферный ударный слой
2.4 Распространение периодических возмущений скорости во внешней гелиосфере. Эффект ослабления ударных волн в гелиосферном ударном слое
2.5 Выводы
3 Двухкомпонентная модель взаимодействия нейтрального межзвездного облака с окружающей горячей плазмой
3.1 Введение
3.2 Постановка задачи: «адиабатический» и изотермический случай. Численный метод решения
3.3 Газодинамическая структура области взаимодействия межзвездного облака и горячей плазмы
3.4 Оценка интенсивности рентгеновского излучения вследствие перезарядки
3.5 Время жизни межзвездных облаков в горячей плазме
3.6 Выводы
Заключение
Литература

Введение
В межзвездной среде широко распространены явления, в которых частично-ионизованный или нейтральный газ взаимодействует с полностью ионизованной горячей плазмой. Среди них можно выделить взаимодействие звездных ветров, в частности солнечного ветра, с окружающей локальной межзвездной средой (ЛМС); холодные нейтральные межзвездные облака, движущиеся в горячем ионизованном газе или захваченные горячим газом остатков сверхновой; распространение в плотном холодном межзвездном газе ударной волны от вспышки сверхновой звезды.
Теоретическое исследование области взаимодействия солнечного ветра с ЛМС представляет значительный интерес в связи с необходимостью объяснения экспериментальных данных, к которым относятся: прямые измерения плазмы солнечного ветра во внешней гелиосфере на космическом аппарате (КА) Вояджер 2 и магнитного поля на Вояджерах 1 и 2, измерения межзвездных атомов гелия и энергичных ионов на КА Улисс, измерения потоков энергичных нейтральных атомов на КА IBEX и других. Наблюдения свидетельствуют о многокомпонентом характере взаимодействия солнечного ветра с межзвездным газом и сложной структуре течения в этой области. После пересечения гелиосферной ударной волны в 2004 и 2007 гг., соответственно, КА Вояджер 1 и 2 впервые приступили к прямым измерениям гелиосферного ударного слоя - области дозвукового течения сжатой и нагретой плазмы на расстоянии ~ 100 а.е. Параметры солнечного ветра (плотность, скорость и

Рис. 1.3: Сечение трехмерной расчетной области плоскостью, проходящей через ось Ог и направление движения КА Вояджер 2 (белая линия с обозначением У2) с изображением структуры численной сетки. Числа 0,25; 2; 4 обозначают размер ребра ячейки в а.е. в соответствующей области. Область конуса вдоль траектории КА Вояджер 2 заполнена ячейками минимального размера 5х = 0,25 а.е.
стоит из 4x4x4 ячеек с размерами 5х = 5у — дг = I. Внешней границей расчетной области является поверхность куба с гранями х = ±1000а.е., у = ±1000 а.е., 2 = ±1000 а.е.. Сетка является неоднородной - размеры ячеек могут быть различными для различных блоков. Для любых двух соседних блоков разного размера размеры ячеек отличаются на множитель 2. В областях пространства, имеющих наибольший интерес с точки зрения МГД решения задачи (с образованием сильных и слабых МГД разрывов), ячейки сетки имеют наименьший размер. Общее число ячеек в трехмерной сетке ~ 107, размеры ячеек изменяются в диапазоне от 0,25 до 32 а.е.
Для анализа МГД течения плазмы в гелиосферном ударном слое и срав-