Эффекты волновой электростатической турбулентности в ионосфере и магнитосфере Земли

• Автор: Липеровский, Виктор Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 322 c. : ил

ГЛАВА I. Фарлей-Бунемановская турбулентность в ионосфере и

ее эффекты

1.1. Фарлей-Бунемановская турбулентность и радио-аврора. (обзор)

1.2. Исследование нелинейных процессов, ведущих к стабилизации Фарлей-Бунемановской неустойчивости

1.3. О влиянии ионно-звуковой турбулентности на

Фарлей-Бунемановскую неустойчивость . . . . А,

ГЛАВА 2. Электростатическая ионно-циклотронная турбулентность и ее эффекты

2.1. Ионно-циклотронная неустойчивость в магнитосфере (обзор)

2.2. Исследование эффектов анизотропии коллективных соударений .

2.3. Проблема теплового баланса и мелкомасштабная структура биркеландовских токов

ГЛАВА 3. Эффекты ионно-звуковой турбулентности в магнитосфере.

3.1. Ионно-звуковая турбулентность и аномальное сопротивление (обзор)
3.2. Аномальное сопротивление в магнитосфере с
учетом турбулентного нагрева и пространственной ограниченности областей турбулентности
3.3. Аномальное сопротивление при внешней турбулизации
ГЛАВА 4. Эффекты слабой ленгмюровской турбулентности в
космической плазме. 1 $2.

4.1. Исследование нелинейных процессов,определяющих кинетику ленгмюровской турбулентности
4.2. О квазистационарных спектрах ленгмюровской турбулентности плазмы
4.3. Спектры турбулентной солнечной корональной плазмы и структура радиолокационного сигнала Г?
ГЛАВА 5. Эффекты электростатической турбулентности в ионосферной плазме
5.1. Столкновительные неустойчивости продольного тока и их роль в образовании мелкомасштабных неоднородностей полярной ионосферы
5.2. Ионосферные эффекты низкочастотных ( |^ I кГц)
переменных электрических полей
5.3. О возможном механизме поперечного ускорения ИОНОВ в иносфере
ГЛАВА 6. Коллективные соударения в магнитосфере и аномальное затухание пульсаций. ИЦ
6.1. Экспериментальные исследования затухания пульсаций Р1
6.2. Интерпретация эффектов затухания пульсаций Pi2.2bü
6.3. Изучение магнитосферной электростатической турбулентности по данным о затухании Pi2
ГЛАВА 7. Некоторые эффекты плазменной турбулентности и коллективных соударений в магнитосфере
7.1. Эффекты аномальной диффузии и аномальной "поперечной" проводимости в космической плазме 24£
7.2. Эффекты аномального сопротивления в структуре типа альвеновского "магнитного каната"
Заключение
Литература

Актуальность проблемы. В результате исследований околоземного космического пространства, проводящихся в последние десятилетия, накоплен огромный экспериментальный материал о физических процессах, протекающих в космосе, и выявлено наличие цепи тесных причинно-следственных связей между процессами на Солнце, в солнечном ветре, в магнитосфере и ионосфере Земли,
Для понимания шизики и количественного описания ряда таких процессов оказалось полезным и перспективным рассматривать космическое пространство как разреженную плазму, в которой может быть возбуждена волновая турбулентность различных типов. Как подчеркивал Альвен [I], характеристики реальной космической плазмы поэтому могут весьма существенно отличаться от характеристик нетурбулентной плазмы, принятой в идеализированной модели. По-видимому, именно это обстоятельство дало повод Альвену, являющемуся создателем магнитной гидродинамики как раздела физики плазмы и автором концепции вмороженности магнитного поля в высокопроводящую плазму, заявить, что магнитная гидродинамика описывает, по сути дела, поведение не реальной плазмы, а некой идеальной и довольно абстрактной среды, названной им квазиплазмой [I].
Согласно Альвену, наиболее существенные отклонения реальной плазмы от модельных представлений связаны прежде всего с наличием продольных электрических полей, обусловленных, в свою очередь, чаще всего, либо развитием аномального сопротивления, либо появлением двойных электростатических слоев. Коллективные соударения в плазме с развитой турбулентностью часто на много порядков более интенсивны, чем парные, и приводят не только к аномальному

дрейфовых скоростях электронов в авроральных электроструях
Не ^ (2.-:2>) С $ ракурсный угол не превышает 4°.

Если теперь ш-одставить вместо )е частоту коллективных соударений, легко видеть, что при степени турбулизации на порядок больше, чем 'Ое/и>ре= кТ£ , диапазон
возможных ракурсных углов существенно увеличивается (рис. 4. 2,-кривые 2, 3, 4,5.Фазовая скорость возбуждаемых волн при этом также увеличивается.
1.3.2. Заметим, что в соответствии с выражением (14 й) в зависимости инкремента от ракурсного угла наблюдается два максимума при ''р = + ^ и минимум при V = 0 (при большой
степени надкритичности 'Ц* ^ 2-3 км/сек).
На рис. 1.3 изображены для сравнения два семейства кривых зависимости инкремента ^ от ракурсного угла Ч' • Семейство кривых для разных скоростей дрейфа С = 1,5 2, • 4.,
5,, без учета ионно-звуковой турбулентности, когда )е = дает возможность заключить, что эффект минимума интенсивности ФарлеЙ-Бунемановских волн при У =0 и двух максимумов при V г+ Ч, может наблюдаться, и будет иметь место только при большой надкритичности ( С > 1,5 ).
Второе семейство кривых соответствует С = 5 и возможным частотам коллективных соударений )& равным соответственно
3 , 5 , 10 )4 , 20 Л)е . Из графиков видно, что в
турбулизованной продольным током плазме при одной степени надкритичности диапазон возможных ракурсных углов расширяется.
Такая закономерность, понвидамому,-наблюдалась экспериментально |47].