Генерация радиоизлучения X1-моды на мазерном циклотронном резонансе в неоднородной космической плазме

• Автор: Кузнецов, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.03.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 104 с. : ил

Содержание
Введение
1 Теория генерации радиоизлучения в неоднородной плазме на мазерном циклотронном резонансе

1.1 Распространение электромагнитных волн в неоднородной плазме

1.1.1 Общие уравнения распространения в случае стационарной среды

1.1.2 Распространение излучения Х1-моды в случае стационарной среды

1.1.3 Распространение излучения X 1-моды в случае нестационарной среды

1.2 Мазерный циклотронный резонанс в однородной плазме

1.2.1 Условия генерации и инкремент электромагнитных волн

1.2.2 Квазилинейная релаксация электронного пучка

1.2.3 Модельные функции распределения электронов
1.3 Мазерный циклотронный резонанс в неоднородной плазме
1.3.1 Определение длительности усиления электромагнитных волн
1.3.2 Влияние мелкомасштабной неоднородности плазмы
1.3.3 Определение размеров области генерации излучения .

2 Генерация солнечных миллисекундных спайков
2.1 Миллисекундные спайки как тип солнечного спорадического радиоизлучения
2.1.1 Экспериментальные данные о спайках
2.1.2 Подходы к интерпретации спайков
2.2 Неустойчивость и стабилизация электронных пучков в солнечной короне
2.2.1 Стабилизация неустойчивого электронного распределения неоднородностью магнитного поля
2.2.2 Срыв стабилизации за счет мелкомасштабной неоднородности плазмы
2.2.3 Сценарий генерации спайков в неоднородной плазме .
2.3 Диагностика параметров солнечной короны по радиоизлучению
2.3.1 Релаксация электронных пучков в короне
2.3.2 Определение параметров неоднородностей магнитного
поля и плазмы
2.3.3 Моделирование динамического спектра спайка
3 Генерация радиоизлучения планет солнечной системы
3.1 Авроральное радиоизлучение магнитосфер планет
3.2 Диагностика параметров магнитосфер Земли, Сатурна, Урана, Нептуна по радиоизлучению
3.2.1 Физические условия в области генерации радиоизлучения
3.2.2 Определение параметров электронных пучков и неоднородности плазмы
Заключение
Литература

Введение
Радиоизлучение космических объектов является одним из важнейших источников информации о параметрах космической плазмы и протекающих в ней процессах. Если в магнитосфере Земли непосредственные спутниковые измерения проводились неоднократно, то о свойствах магнитосфер других планет известно гораздо меньше, а непосредственные измерения параметров солнечной короны вряд ли будут возможны в обозримом будущем. Поэтому весьма важной задачей для теоретиков является установление связи между параметрами космического радиоизлучения и физическими условиями в областях его генерации.
Одним из самых распространенных механизмов генерации радиоизлучения, характерным для самых разных объектов, является мазерный циклотронный резонанс (МЦР). Данный механизм привлек широкое внимание исследователей после использования его для интерпретации аврорального километрового радиоизлучения Земли [1]. Скорее всего, МЦР ответствен и за генерацию наиболее интенсивных составляющих радиоизлучения других планет солнечной системы — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна [2]. МЦР считается одним из наиболее вероятных механизмов генерации солнечных миллисекундных радиоспайков и аналогичных видов радиоизлучения других звезд [3].
При МЦР происходит непосредственная (и весьма эффективная) трансформация энергии неустойчивого распределения электронов в радиоизлучение, поэтому данный процесс может обеспечить высокую яркостную темпе-

от продольного масштаба неоднородности плазмы. При расчете использовались следующие параметры: циклотронная частота /# = 350 МГц, плотность плазмы п — 5 х 107 см-3, масштабы неоднородности Ьщ = 10 ООО км, Ьн±_ = Ьрх_ = 5000 км, энергия электронного пучка Еь — 20 кэВ, параметры функции распределения Ауъ/ьь = Авь = 1/3. Сплошная и пунктирная линии соответствуют различным направлениям распространения волны. Компенсация влияния неоднородностей магнитного поля и плазмы для волны, распространяющейся параллельно магнитному полю (аг = 0) происходит при значении масштаба продольной неоднородности плазмы Ьр\ ~ —356 км, при других направлениях распространения точное условие подобной компенсации несколько изменяется (вследствие влияния параметров г у и в выражении для ф). Время резонанса АЦ уменьшается с увеличением угла между направлением распространения волны и магнитным полем, что делает квазипродольное распространение несколько более благоприятным для генерации излучения продольным пучком.
Время резонанса практически не зависит от поперечных неоднородностей магнитного поля и плазмы. Однако данные неоднородности оказывают существенное влияние на время АЬ%. Влияние поперечных неоднородностей среды на генерацию солнечных миллисекундных спайков рассматривается в разделе 2.3.2.
1.3.3 Определение размеров области генерации излучения
Как следует из выражения (1.41), для компенсации влияния неоднородности магнитного поля неоднородность плотности плазмы должна иметь значительно более резкий градиент (так как Д1 <С 1) и, кроме того, градиенты плотности плазмы и напряженности магнитного поля должны быть противоположно направлены. Данные условия могут выполняться толь-