Излучение, рассеяние и взаимодействие волн в магнитоактивной плазме и плазмоподобных средах

• Автор: Беллюстин, Николай Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 409 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ЧАСТЬ 1. ЛИНЕЙНЫЕ ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПЛАЗМЕ
Глава 1Л. Излучение и рассеяние волн в условиях плазменного резонанса
1.1 Л. Излучение в магнитоактивной плазме и метод поверхности волновых векторов
1.1.2. Излучение вблизи верхнего гибридного резонанса
1.1.3. Излучение вблизи нижнего гибридного резонанса
1.1 А-Излучение магнитогидродинамических волн
1.1.5. Нестационарные резонансные поля в магнитоактивной плазме
Глава 1.2. Линейная трансформация и взаимодействие волн в регулярно-неоднородной
плазме
1.2.1. О линейном взаимодействии нормальных волн в регулярно-неоднородной плазме
1.2.2. О применимости метода фазовых интеграпов в задаче о линейной трансформации

1.2.3. Взаимодействие низкочастотных волн в ионосфере и образование ионных свистов
1.2.4. Резонансные эффекты в плазме с винтовой структурой магнитного поля 107 Глава 1.3. Линейная трансформация и взаимодействие волн в случайно-неоднородной
плазме
1.3.1. Деполяризация электромагнитной волны в плазме с МГ'Д-турбулентностью
1.3.2. Трансформация электромагнитных волн на флуктуациях концентрации в
магнитоактивной плазме
1.3.3. О трансформации электромагнитных волн в плазме со случайно-неоднородным
магнитным полем
1.3.4. Влияние линейной трансформации на затухание электромагнитных волн в
случайно-неоднородной плазме
Глава 1.4. Низкочастотные волны в условиях волновода Земля-ионосфера
1.4.1. Возбуждение и распространение низкочастотных электромагнитных волн в
условиях волновода Земля-ионосфера и вертикального магнитного поля
1.4.2. Возбуждение и распространение ОНЧ волн в условиях волновода
Земля-ионосфера и наклонного магнитног о поля
1.4.3. Распространение и излучение волн в неоднородной ионосфере
ЧАСТЬ 2. МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В
' КОСМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЕ
I лава 2.1. Аналитическое исследование рассеяния альвеновских волн в солнечном ветре
2.1.1. Резонансное рассеяние альвеновских волн в солнечном ветре
2.1.2. Излучение и распространение альвеновских волн в потоке солнечного ветра
Глава 2.2. Нелинейная динамика МГД-волн
2.2.1. Нелинейная трансформация магнитогидродинамических волн в движущейся плазме
2.2.2. Рассеяние апьвеновской волны на неоднородности плотности в солнечном ветре
2.2.3. Динамика ультранизкочастотных волн в переходной области
2.2.4. Трансформация изолированных МГД-возмущений в магнитосферном
планетарном резонаторе
2.2.5. Пространственно-временная динамика непродолыгого переноса в солнечном ветре
2.2.6. Трансформация внутримагнитосферного нелинейного поперечного возмущения в
медленное магнитозвуковое при отражении от магнитосопряженных ионосфер
2.2.7. Двумерное моделирование МГД-волн 252 Глава 2.3. Использование искусственных нейронных сетей для прогнозирования
процессов в околоземной плазме _
2.3.1. Сравнение работы искусственных нейронных сетей для целей предсказания
индекса геомагнитной активности
2.3.2. Влияние магнитного поля солнечного ветра на мелкомасштабную околоземную
турбулентность

ЧАСТЬ 3. РАЗРЛБОТКАМОДЕЛЕЙ ПЛАЗМОПОДОБНЫХ СРЕД ДЛЯ ВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ
Глава 3.1. Развитие математических моделей сосредоточенных систем
3.1.1. Неавтономная модель с устойчивой точкой равновесия
3.1.2. Интегродифференциальная модель системы с размытым запаздыванием
3.1.3. Имитационная интегродифференциальная модель с размытым запаздыванием
Глава 3.2. Разработка алгоритмов прогнозирования по признакам
3.2.1. Алгоритм применения формулы Байеса для вероятностного прогнозирования по
признакам
3.2.2. Прогнозирование по разнородным признакам
3.2.3. Прогнозирование временного ряда по предыстории
Глава 3.3. Двумерные среды из бистабильных элементов с латеральным торможением
3.3.1 .Простейшие варианты однородных сред с латеральным торможением
3.3.2.Использование однородных сред в системе принятия решений по изображениям
3.3.3. Обработка реальных изображений на однородных сетях с нелокальными связями 368 Глава 3.4. Развитие модели среды с латеральным торможением за счет убывающег о
отклика элемента на примерах моделирования коллективных явлений в экономических системах
3.4.1. Распределенная двумерная модель среды из взаимодействующих экономических
элементов
3.4.2. Пространственно-временные структуры деловой активности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Публикации автора по теме диссертации
Цитированная литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований
Исследования плазмы в последние десятилетия традиционно относятся к наиболее актуальным научным направлениям, они подразделяются на исследования космической плазмы и плазмы лабораторной, искусственно создаваемом в земных условиях. Среди важных прикладных проблем, зависящих от успехов в изучении плазмы, выделяется проблема удержания высокотемпературной плазмы в лабораторных условиях, решение которой должно дать практически неисчерпаемый источник энергии. Практический интерес к космической плазме определяется необходимостью понимания процессов на Солнце, где происходят существенные изменения параметров плазмы и формируется солнечный ветер. Обтекание земной магнитосферы неодиороным солнечным ветром создает груд непредсказуемую "космическую погоду”, определяемые которой изменения параметров околоземной плазмы и магнитного поля могут быть существенными не только в зоне полетов пилотируемых космических аппаратов, но и для наземных живых организмов. Здесь в последние годы с помощью космических аппаратов (КА) собран большой объем экспериментальных данных, требующий осмысления в рамках адекватных теоретических методов. Изучение плазмы более дальнего космоса - звезд и галактик играет большую роль для понимания свойств плазмы в высокотемпературных и плотных условиях, которые невозможно создавать на Земле.
В исследованиях плазмы наиболее развиты линейные методы рассмотрения малых по амплитуде отклонений переменных от равновесных значений, для которых основным является использование принципа суперпозяия и разложение пространственно-временных возмущений по нормальным плоским волнам среды [1, 2]. Тем не менее, даже в линейных задачах магнитоактивная плазма является достаточно сложным объектом исследования из-за существенной анизотропии, дисперсии, связанной с коллективными явлениями в среде [3, 4], а также сложной геометрии задач. Принципиальные проблемы возникают’ в связи с резонансными явлениями разных типов, прежде всего с излучением и рассеянием электромагнитных воли в магнит «активной плазме в условиях плазменного резонанса, который проявляется в нескольких резонансных частотных диапазонах. При этом излучение пространственно-локализованных источников в таких условиях носит специфический резонансный характер и остается достаточно сложным для исследования даже в однородной среде. Эти исследования особенно актуальны в связи с созданием низкочастотных антенн на КА, а также с резонансным рассеянием электромагнитных волн на неоднородностях плазмы. Другой класс резонансных эффектов появляется в неоднородной плазме, когда условия синхронизма волн и пространственных гармоник среды обеспечивают линейное взаимодействию нормальных волн в плазме.
Для исследования нелинейных волновых процессов, играющих чрезвычайно важную роль в исследованиях плазмы, универсальные аналитические методы есть только для точечных систем второго порядка. [5], а в современных условиях быстрого роста вычислительных возможностей универсальным подходом становится компьютерное вычислительное моделирование. Оно открывает новые возможности за счет быстрого решения уравнений, перебора различных математических моделей и их параметров в поиске оптимальных. В этих условиях крайне важно развитие

Рис.1.1.