Вопросы теории нелинейных структур и турбулентных спектров высокотемпературной замагниченной плазмы

• Автор: Онищенко, Олег Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 305 с.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
Глава
НЕЛИНЕЙНЫЕ НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ЭЛЕКТРОННО-ПОЗИТРОННОЙ ПЛАЗМЕ
1.1 Гидродинамическое описание нелинейных электромагнитных волн, распространяющихся в релятивистской изотропной плазме вдоль внешнего магнитного поля
1.1.1 Упрощение уравнений гидродинамики для альфве-
новских волн в изотропной плазме
1.1.2 Нелинейные альфвеновские волны типа бегущей
волны
1.1.3 Нелинейный альфвеновский волновой пакет
1.1.4 Влияние степени релятивизма плазмы
1.2 Кинетическое описание нелинейных электромагнитных волн в релятивистской плазме с одномерным распределением частиц по импульсам
1.2.1 Исходные уравнения
1.2.2 Упрощение кинетических уравнений для альфвенов-
ских волн в сильноанизотропной плазме
1.2.3 Альфвеновские нелинейные волны типа бегущей
волны в сильноанизотропной плазме
1.2.4 Нелинейный альфвеновский волновой пакет в сильноанизотропной плазме
1.3 Нелинейные низкочастотные электромагнитные волны в релятивистской плазме с произвольной степенью анизотропии функции распределения частиц по импульсам
1.3.1 Исходные уравнения кинетического описания
1.3.2 Упрощение кинетических уравнений для альфвенов-
ских волн

1.3.3 Нелинейные низкочастотные электромагнитные волны в плазме с произвольной степенью анизотропии функции распределения
1.3.4 Сравнение результатов гидродинамического и кинетического рассмотрения
1.4 Циклотронное взаимодействие нелинейных альфвеновских
волн с резонансными частицами
1.4.1 Циклотронная раскачка альфвеновского солитона бегущей волны
1.4.2 Циклотронная раскачка нелинейного альфвеновского волнового пакета
1.5 Основные выводы
Приложение 1А. Уравнения релятивистской магнитной гидродинамики
Глава
К ТЕОРИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТ- п НЫХ ВОЛН В МАГНИТОСФЕРНОЙ ПЛАЗМЕ ПУЛЬ- 1 САРОВ
2.1 К теории ортогональных мод в радиоизлучении пульсаров
2.2 К проблеме микроимпульсной структуры в радиоизлучении пульсаров
2.3 К проблеме выхода электромагнитных волн из магнитосферы пульсаров
2.4 Основные выводы
Глава
ДРЕЙФОВЫЕ НЕУСТОЙЧИВОСТИ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ПЛАЗМЫ КОНЕЧНОГО ДАВЛЕНИЯ
3.1 Равновесное состояние неоднородной релятивистской плазмы101
3.1.1 Интегралы движения частиц
3.1.2 Релятивистские равновесные функции распределения
3.1.3 Уравнение поперечного равновесия
3.1.4 Равновесные траектории
3.2 Возмущенная функция распределения, диэлектрическая
проницаемость и дисперсионное уравнение для возмущений неоднородной плазмы
Введение

вых волн замагниченной плазмы, описываемых уравнением Хасегавы -Мимы. А.Г.Сазонтов [266] первым рассмотрел проблему колмогоровских спектров волн Россби в предположении кх ку и в предположении мелко-масштабности волн (по отношению к радиусу Россби гд, кхгд> 1). При этих предположениях как дисперсионная поправка так и матричный элемент являются масштабно инвариантными функциями волновых чисел и, следовательно, к таким волнам применима концепция слаботурбулентных колмогоровских спектров [12]. Благодаря этому, в работе [266] были получены слаботурбулентные колмогоровские спектры волн Россби. В аналогичной постановке задача о турбулентности волн Россби была рассмотрена также А.С.Мониным и Л.И.Питербаргом [267].
В работах [268] и [269], исходя из гипотезы, что поведение нелокальной турбулентности определяется, главным образом, взаимодействием с зональным течением (областью больших масштабов), из волнового кинетического уравнения получено уравнение эволюции нелокальной турбулентности. Показано, что в результате эволюции спектра дрейфовой турбулентности волн ХМ формируются две разделенные (в пространстве волновых чисел) области - мощное зональное течение и струйный спектр мелкомасштабной турбулентности.
В разделе 6.1, см. также Приложения 6А и 6В, развивается метод факторизации и связанная с ним концепция слаботурбулентных спектров волн дрейфового типа в неоднородной замагниченной плазме. Рассмотрена общая задача о трехмерных анизотропных спектрах, устанавливающихся при трехволновом взаимодействии между слабодиспергирующими волнами имеющими дисперсионную добавку к частоте степенного вида и аналогичная задача для сильнодиспергирующих волн. Показано, что
в такого рода задачах могут реализовываться два типа колмогоровских

спектров, один из которых связан с потоком энергии волн, а второй - с потоком обобщенной энстрофии. Спектры с конечными локальными потоками называются локальными, а с бесконечными - нелокальными.
Целью исследований в разделе 6.2 является более углубленный анализ проблемы локальности слаботурбулентных колмогоровских спектров. Необходимость такого анализа мотивируется вопросом о существовании нелокальных спектров. Дело в том, что в методе факторизации при нахождении колмогоровских спектров используется гипотеза о локальности спектров. С другой стороны, если локальность определяется конечностью спектральных потоков, а спектральные потоки найденных спектров ока-