Влияние межпланетного магнитного поля на формирование магнитосферы

• Автор: Беленькая, Елена Семеновна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 318 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1 Структура токового слоя дневной магнитопаузы в зависимости от направления магнитного поля солнечного ветра

1.1 Введение

1.2 Теоретические подходы к исследованию структуры магнитопаузы

1.3 Модель токовых слоев низкоширотной дневной магнитопаузы

1.3.1 Южное межпланетное магнитное поле

1.3.2 Северное межпланетное магнитное поле

1.3.3 Токовые слои на границе двух сред

1.3.4 Токи на дневной магнитопаузе при северном ММП

1.3.5 Магнитное поле на дневной магнитопаузе при северном ММП

1.4 Сопоставление с наблюдениями структуры токов
дневной магнитопаузы и их магнитных полей при северном ММП
1.5 Обсуждение результатов
1.6 Выводы к Главе
1.6.1 Основные результаты
Глава 2 Структура магнитосферы в зависимости от направления межпланетного магнитного поля
2.1 Введение
2.2 Пересоединение межпланетного и магнитосферного магнитных полей
2.3 Сферическая модель магнитосферы
2.4 Параболоидная модель магнитосферы
2.4.1 “Южное” направление ММП
2.4.2 “Северное” направление ММП
2.4.3 Направление ММП близкое к радиальному
2.5 Влияние магнитного поля солнечного ветра на сердцевину магнитосферы
2.6 Обсуждение результатов
2.7 Сопоставление полученных результатов с наблюдениями
2.8 Выводы к Главе
2.8.1 Основные результаты
Глава 3 Электрическое поле, конвекция и токовые системы в высокоширотной ионосфере в зависимости от направления межпланетного магнитного поля
3.1 Введение
3.2 Сферическая модель магнитосферы
3.2.1 Электрическое поле на открытых силовых линиях
3.2.2 Продольные электрические поля
3.2.3 Токи на открытых силовых линиях
3.2.4 КВг-токи
3.2.5 Электрическое псше на замкнутых силовых линиях при строго южном ММП
3.2.6 Продольные токи на границе полярной шапки и их магнитное поле
при строго южном ММП
3.2.7 Продольные токи при южном ММП, вызванные асимметрией относительно экваториальной плоскости
3.3 Параболоидная модель магнитосферы
3.3.1 Конвекция плазмы в высокоширотной ионосфере при южном ММП .
3.3.2 Конвекция плазмы в высокоширотной ионосфере при северном ММП
3.3.3 Конвекция плазмы в высокоширотной ионосфере при направлении ММП близком к радиальному
3.4 Обсуждение результатов
3.5 Выводы к Главе
Глава 4 Переходные токовые системы
4.1 Введение
4.2 Поворот ММП к югу
4.3 Переходные токовые системы, возникающие при повороте ММП к северу
4.3.1 Продольные токи на границе полярной шапки при северном ММП
4.3.2 Глобальное магнитное возмущение на низких широтах на уровне Земли, созданное переходной токовой системой при повороте ММП к северу
4.4 Магнитная буря 24-27 сентября 1998 года
4.4.1 Высокоширотные проявления столкновения магнитосферы с коро-нальиым выбросом массы 24 сентября 1998 года
4.4.2 Низкоширотные проявления столкновения магнитосферы с корональ-ным выбросом массы 24 сентября 1998 года
4.4.3 Расчеты низкоширотных возмущений Н-компоненты магнитного поля на Земле, вызванных столкновением магнитосферы с корональ-ным выбросом массы 24 сентября 1998 года
4.5 Выводы к Главе
4.5.1 Основные результаты
Глава 5 Влияние межпланетного магнитного поля на формирование
магнитосферы Юпитера
5.1 Введение
5.2 Модели магнитоферы Юпитера
5.3 Параболоидная модель магнитоферы Юпитера
5.3.1 Поле магнитодиска Юпитера
5.3.2 Закрытая модель магнитосферы Юпитера
5.4 Электрическое поле, генерируемое вращением Юпитера
5.5 Электрическое поле, созданное МГД генератором солнечного ветра
5.6 Магнитосфера Юпитера при южном ММП
5.6.1 Коэффициент проникновения южного ММП в магнитосферу fcj~0,1
5.6.2 Коэффициент проникновения южного ММП в магнитосферу fcj~0,8
5.7 Магнитосфера Юпитера при северном ММП
5.8 Выводы к Главе
5.8.1 Основные результаты
ное проникновение двух сортов плазмы, а в области —Рпмь < х < ртеръ расположены центры ларморовского вращения как ионов магнитослоя, так и ионов магнитосферы. Распределения ГИрОЦеНТрОВ ИОНОВ МаГНИТОСЛОЯ И МаГНИТОсферЫ обрЫВаЮТСЯ При X = —ДтвЬ И X = РтврЬ, соответственно.
Токи, текущие на границе, вызваны пространственной неоднородностью плазмы и поля. Такие токи называются токами намагничивания [Франк-Каменецкий, 1968]. При этом под неоднородностью понимается переменность в пространстве любой из основных величин, характеризующих плазму: концентрации заряженных частиц, температуры (или средней кинетической энергии циклотронного вращения) и напряженности магнитного поля. Поскольку на магнитопаузе, как правило, меняются все эти величины, в каждом сорте плазмы (магнитосферы и магнитослоя) возникают на границе токи намагничева-ния.
Направление гировращения заряженных частиц на границе таково, что магнитное поле, генерируемое пограничным током, созданным этими частицами, противоположно внешнему (по отношению к рассматриваемому сорту плазмы) магнитному полю. Таким образом, токи намагничивания, или циклотронные токи, создают диамагнитный эффект. ]№тд1ее [1994] отмечал, что токи на магнитопаузе, имеющие у-компоненту, являются ключевым элементом, отсутствующим в магнитогидродинамических вычислениях.
Существование пограничных токов вдоль У-направления означает существование импульса в этом направлении. Как отмечалось выше, рассматриваемая задача существенно нелокальна: граничные условия на магнитопаузе определяются источниками магнитного поля и плазмы на Земле, Солнце, в магнитосфере и в межпланетной среде. Следовательно, все эти объекты должны рассматриваться как части единой системы. Законы сохранения энергии и обощенного импульса справедливы только для замкнутой системы в целом, не подвергающейся воздействию каких бы то ни было сил, а не для отдельных частей этой системы. Магнитное поле, существующее в замкнутой системе, связывает между собой отдельные ее объекты, в частности, магнитопаузу и проводящую поверхность Солнца. Благодаря этому импульс в ^-направлении, возникающий на магнитопаузе, может быть компенсирован импульсами в ионосфере и в солнечной короне.
Таким образом, нами показано, что на низкоширотной дневной магнитопаузе возникают диамагнитные, циклотронные токи, созданные ионами магнитослоя и магнитосферы. Эти токи параллельны друг другу и текут с полудня на вечер при южном межпланетном