Механизм генерации ультранизкочастотных электромагнитных колебаний в пограничной области плазменного слоя Шевелёв М.М., Буринская Т.М. ИКИ РАН «Физика плазмы в солнечной системе» 2010

Ультранизкочастотные волны, связанные с распространением высокоэнергичных ионных потоков в пограничной области плазменного слоя. Характерные частоты – 0.02 Hz, характерные длины волн 5 – 20 Re.

Z X Y Трёхслойная модель

Общее дисперсионное соотношение Используя условие непрерывности на границах суммарного газокинетического и магнитного давлений получаем дисперсионное уравнение:

Зависимость развития неустойчивости от скорости звука Рассматривается случай: U01 = U02 = 0; B01|| B02 || B0f || U0f. Параметры плазмы одинаковы во всех трёх областях, при этом Зависимости нормированного инкремента от угла для различных значений при фиксированном ka=1.0 Антисимметричное решениеСимметричное решение

Нормированный инкремент и нормированная фазовая скорость в зависимости от волнового числа ka для различных значений угла При учёте конечной ширины потока неустойчивость Кельвина-Гельмгольца может развиваться даже при нулевой температуре для волн с, распространяющихся вдоль скорости потока. При низких температурах преимущественно развиваются колебания типа змейки. Характерная фазовая скорость этих колебаний порядка альвеновской скорости.

Параметры плазмы с одной стороны от потока остаются такими же как в потоке, а с другой стороны параметры плазмы отличаются от параметров в потоке Зависимость инкремента от угла для различных значений при ka=1.0 Зависимость инкремента от ka для различных значений угла при С уменьшением плотности напряжённость магнитного поля возрастает, согласно балансу давлений на границе, и, соответственно, инкремент падает. Неустойчивость продолжает существовать в системе, даже если на одной из границ выполнено условие устойчивости: при.

Параметры плазмы различаются во всех трёх областях Зависимость инкремента от угла для различных значений ka Зависимость инкремента от ka для различных значений угла Для очень длинных волн ( ) максимальный инкремент достигается при распространении вдоль и вблизи направления потока. Случай 1:

Зависимость инкремента от угла для различных значений ka Зависимость инкремента от ka для различных значений угла В случае 2 инкремент значительно уменьшается в сравнении со случаем 1. Для очень длинных волн ( ) неустойчивость не развивается. Волны вдоль потока остаются устойчивыми при, при этом максимальный инкремент никогда не достигается для волн, распространяющихся вдоль потока. Случай 2:

Сплошной линией показано относительное смещение на границе между потоком и областью 1, штриховая линии соответствует границе между потоком и областью 2. Смещение границ между областями в направлении оси Z Случай 1:Случай 2: В обоих случаях разность фаз смещений незначительна, развиваются колебания типа змейки. В первом случае смещение на границе между потоком и областью 1 больше, чем на другой границе, в отличии от случая 2.

Зависимость структуры собственных колебаний от температуры

Зависимость структуры собственных колебаний от времени

Заключение Рассмотрена возможность генерации низкочастотных колебаний в пограничной области плазменного слоя посредством потоковой неустойчивости Кельвина- Гельмгольца. Показано, что для ограниченного потока неустойчивость действительно может развиваться даже при нулевой температуре для волн, распространяющихся вдоль потока. Также характерные длины волн и частоты колебаний, получаемые в трёхслойной модели, находятся в согласии с экспериментально наблюдаемыми.