Механизм генерации ультранизкочастотных электромагнитных колебаний в пограничной области плазменного слоя Шевелёв М.М., Буринская Т.М. ИКИ РАН «Физика. - презентация

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

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

3 Z X Y Трёхслойная модель

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

5 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

6 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.

7 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.

8 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:

9 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:

10 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.

11 Зависимость структуры собственных колебаний от температуры

12 Зависимость структуры собственных колебаний от времени

13 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.