Нелинейные структуры в атмосфере и плазме : Теория и математическое моделирование

• Автор: Каменец, Федор Федорович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 226 с.

Содержание З

IV.1.2 Возбуждение плазменных волн

IV. 1.3 Максимальные значения электрических полей в

кильватерных волнах.

IV. 1.4 Ускорение частиц кильватерными плазменными

волнами.

IV. 1.5 Ускоритель фотонов

IV. 1.6 Двумерная эволюция релятивистски сильного электромагнитного волнового пакета в плазме
IV. 1.7 Результаты экспериментальных исследований лазерного ускорения заряженных частиц

IV.2 Распространение ультракороткого лазерного импульса в

тонком канале.

IV.2.1 Распространение импульса.
IV.2.2 Ускорение частиц.
IV.2.3 Численное моделирование
IV.3 Образование электромагнитных со литонов при взаимодействии релятивистски сильных лазерных импульсов с плазмой .
IV.3.1 Постановка задачи о численном моделировании взаимодействия лазерного импульса с плазмой
IV.3.2 Взаимодействие сверхкороткого лазерного импульса с плазмой.
IV.3.3 Короткие импульсы образование солитоиов
IV.3.4 Взаимодействие длинных импульсов с разреженной
плазмой.
IV.4 Структура одномерного релятивистского электромагнитного солитона
Заключение
Список литературы


Волновые числа и инкременты магнитостатических возмущений в столкновительной плазме оказываются существенно большими, чем в отсутствие столкновений. Анализ неустойчивостей, приводящих к генерации магнитного поля, был проведен на основе кинетического уравнения для магнитостатической части функции распределения электронов. Процесс генерации магнитного поля в столкновительной плазме выглядит поразному в зависимости от соотношения между длиной свободного пробега частицы и характерной длиной волны магнитостатических возмущений Л. При Л влияние столкновений на возмущения несущественно, гак что соответствующая неустойчивость выглядит как бесстолкновительная. Для исследования возмущений с А , соответствующих столкновительной анизотропной неустойчивости, необходим переход от кинетического описания к гидродинамическому. Отметим также некоторые существенные стороны проведенного анализа. Основные результаты теории бесстолкновительной анизотропной неустойчивости, были получены в рамках кинетикоэлектродинамического подхода. Здесь мы пренебрегаем пространственной неоднородностью плазмы и ВЧ поля. Тогда задача о неустойчивостях сводится к анализу дисперсионного уравнения для пространственных фурьегармоник возмущений. При наличии пространственной неоднородности такой подход неприменим. В связи с этим возникает необходимость в развитии альтернативных методов исследования бесстолкновительной анизотропной неустойчивости. Мы показали, что можно сконструировать квадратичную форму, имеющую смысл потенциальной энергии возмущений. Из этого следует, что анализ бесстолкновительной анизотропной неустойчивости при наличии неоднородности плазмы и ВЧ поля может быть проведен энергетическим методом. Уравнение переноса тензора напряжений важно также в случае сильностолкновительной плазмы, когда длина свободного пробега мала по сравнению с длиной волны возмущений. В этом случае существенным становится также уравнение движения электронов, в котором следует учитывать электронную вязкость. При наличии ВЧ поля тензор электронной вязкости содержит дополнительные члены, не связанные с макроскопической скоростью электронов. Мы вычисляем эти члены и показываем, что с ними связан новый механизм генерации магнитного поля, который мы называем вязкостным механизмом. Затем приведены результаты теоретического исследования нелинейной генерации квазистатических магнитных полей в етолкыовительной плазме при наличии в ней высокочастотных ВЧ волн ленгмюровских и электромагнитных. В основу исследования положена концепция, согласно которой генерация магнитного поля есть следствие апериодической неустойчивости магнитостатических МС пульсаций, которые являются носителями, в основном, магнитной энергии. ММ и магнитотрансформационная МТ неустойчивости ВЧ волн. Поскольку для анизотропного механизма генерации магнитного поля в столкновительной плазме характерной стороной является анизотропия энергетического спектра ВЧ волн, то в случае столкновительной плазмы этот механизм называется вязкостноанизотропным. Что касается модуляционных механизмов, они должны изучаться в модели, в рамках которой в тензоре электронной вязкости содержатся дополнительные нелинейные члены, обусловленные наличием в плазме ВЧ полей. Проведенный анализ показал, что в столкновительной плазме с ВЧ волнами генерация квазистатического магнитного поля есть результат развития как вязкостноанизотропной неустойчивости, так и ММ неустойчивости поперечной ВЧ волны и МТ неустойчивости обоих типов первичных ВЧ волн. Далее изучается генерация спонтанного магнитного поля на временах порядка характерного времени электронной теплопроводности под влиянием коротковолновой модуляции температуры плазмы. Исследуется влияние коротковолновой модуляции температуры на величину и динамику среднего поля. Модуляция температуры может быть обусловлена, например, модуляцией лазерной интенсивности или флуктуациями интенсивности вследствие неустойчивостей. Принятая постановка задачи отражает некоторые особенности экспериментов с ультракороткими лазерными импульсами.