Гидродинамика релятивистской замагниченной плазмы и нелинейные альфвеновские волны в релятивистской электронно-позитронной плазме

• Автор: Раковщик, Михаил Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 75 с.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава
ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЗАМАГНИЧЕН-НОЙ БЕССТОЛКНОВИТЕЛЬНОЙ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ПЛАЗМЫ
1.1 Уравнения стандартной релятивистской магнитной гидродинамики
1.2 Дисперсионная дрейфовая гидродинамика релятивистской плазмы
1.2.1 Постановка задачи и исходные уравнения
1.2.2 Стандартная дрейфовая гидродинамика релятивистской плазмы
1.2.3 Учет дисперсионных членов Г
1.3 Модификация релятивистского дрейфового кинетического уравнения, учитывающего дисперсионные эффекты, для случая ф
1.4 Поперечный поток тепла и тензор магнитной вязкости релятивистской бесстолкновительной плазмы
1.5 Основные выводы
Глава
НЕЛИНЕЙНЫЕ АЛЬФВЕНОВСКИЕ ВОЛНЫ В РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ЭЛЕКТРОННО-ПОЗИТРОННОЙ ПЛАЗМЕ
2.1 Гидродинамическое описание нелинейных электромагнитных волн, распространяющихся в релятивистской изотропной плазме вдоль внешнего магнитного поля
2.1.1 Упрощение уравнений гидродинамики для альфве-
новских волн в изотропной плазме
2.1.2 Нелинейные альфвеновские волны типа бегущей
волны
2.1.3 Нелинейный альфвеновский волновой пакет

Введение

2.1.4 Влияние степени релятивизма плазмы
2.2 Нелинейные низкочастотные электромагнитные волны в релятивистской электронно-позитронной плазме с произвольной степенью анизотропии функции распределения частиц по импульсам
2.2.1 Кинетическое описание нелинейных электромагнитных волн в релятивистской плазме с произвольной степенью анизотропии функции распределения частиц по импульсам
2.2.2 Упрощение кинетических уравнений для альфвенов-ских волн
2.2.3 Нелинейные низкочастотные электромагнитные волны в плазме с произвольной степенью анизотропии функции распределения
2.2.4 Сравнение результатов гидродинамического и кинетического рассмотрения
2.3 Циклотронное взаимодействие нелинейных альфвеновских волн с резонансными частицами
2.3.1 Циклотронная раскачка альфвеновского солитона бегущей волны
2.3.2 Циклотронная раскачка нелинейного альфвеновского волнового пакета
2.4 Основные выводы
БИБЛИОГРАФИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Данная работа посвящена развитию теории гидродинамического описания релятивистской замагниченной плазмы, а также теоретическому исследованию нелинейных альфвеновских волн в электронно-позитронной плазме с учетом релятивизма плазмы и эффектов, связанных с конечностью ларморовского радиуса частиц и конечного давления плазмы.
Актуальность темы исследования обусловлена с одной стороны, тем, что дрейфовые неустойчивости и нелинейные структуры замагниченной плазмы могут играть определяющую роль в таких явлениях, как аномальный перенос, турбулентный-нагрев плазмы, ускорение частиц, генерация электромагнитного излучения и в ряде других задач, связанных,например, с исследованиями термоядерной плазмы, а с другой стороны, необходимостью адекватного описания коллективных процессов в ряде недостаточно изученных магнито-плазменных астрофизических объектов, таких как магнитосферы пульсаров и др.
В последнее время в связи с изучением ряда астрофизических объектов (где, согласно современным представлениям, существует релятивистская плазма, состоящая в основном из электронов и позитронов), таких как магнитосферы пульсаров, [1] - [2], аккреционные диски в звездных системах, [3], ядра активных галактик и радиоджеты из них, [4] - [5], вселенная на ранней стадии развития [6] - [7], и др., а также в связи с повышенным интересом к исследованиям лабораторной (нерелятивистской) электрон-позитронной плазмы, [8] - [9], вызванным успехами в создании источников позитронов и развитием методов их удержания, приобретает все большую важность развитие теории нелинейных структур и турбулентных спектров в релятивистской электронно-позитронной плазме, где тепловая скорость частиц сравнима со скоростью света. Так для интерпретации наблюдаемой микроимпульсной структуры радиоизлучения пульсаров представляет интерес исследование нелинейных альфвеновских волн (электромагнитных волн, низкочастотных по отношению к циклотронной частоте частиц) в релятивистской электронно-позитронной плазме, что важно также с точки зрения общих проблем физики плазмы, среди которых альфвеновские волны являются одной из основных мод колебаний однородной замагниченной плазмы.

Гидродинамическое описание

1.4 Поперечный поток тепла и тензор магнитной вязкости релятивистской бес-столкновительной плазмы
Воспользовавшись полученными в параграфе 1.2 выражениями для функций распределения /, и /{3 можно вычислить дрейфовую скорость частиц
V = УЕ + / тД/м + ;,|31)<гр, (1.4.1)
полный поперечный поток тепла Сх и компоненты тензора тензора магнитной вязкости 7Г(т,(/,т) = (х,ууг).
= I тс2(ч - 1)у±/(1)ф. (1.4.2)
ТГг* = /Рг/(2)ф, (г,&) = (ж, у), (1.4.3)
тггх = / + «г)(/(1) + (1.4.4)
где У2 и г2 - гидродинамическая и хаотическая продольные скорости. Если ограничиться учетом лишь /М,
/т = (8Ь9й-С08в|;)/’ (1Л-5)
то из (1.4.1), (1-4.2) и (1.4.4) в предположении, что в равновесном состоянии плазма описывается изотропным максвелловским распределением, получаем
Ух = У(0) = Уд + V р, Ур = —[е2, УР], (1.4.6)
птшв
= тп(/г - 1)с2Уд + =
ТПШд К