Механизм - петчек
Cтраница 1
Механизм Петчека не является строгим, однако он характеризуется глубоким проникновением в физическую суть явления. В то время, когда он был предложен Петчеком, мало кто его понимал. [1]
Хотя механизм Петчека показывает настолько быстрое пересоединение, насколько это возможно в принципе, не было получено никаких оснований считать, что этот механизм применим в режиме турбулентного МГД движения, возникающего в диске. Чтобы получить реальную картину связи между аккрецией и пересоединением, возможно, потребуется численное моделирование, которое будет рассматривать турбулентное динамо и пересоединение самосогласовано. [2]
В механизме Петчека полудлина L области диффузии становится много меньше глобального масштаба длины Le. При превышении скорости пересоединения Свита-Паркера пересоединение становится сильно нелинейным и из областей на концах токового слоя выходят две пары медленных ударных волн. Эти ударные волны играют важную роль в модели Петчека, являясь теми структурами, которые ускоряют плазму до альфвеновской скорости и преобразуют большую часть магнитной энергии в кинетическую энергию и тепло. Модель Петчека построена на основе модели Свита-Паркера, которая все еще используется для анализа потока через область диффузии, однако центральный токовый слой настолько мал, что проходящее через него количество плазмы очень невелико. Поскольку в модели Петчека полудлина токового слоя много меньше Le, в этом случае его ширина существенно меньше, чем раньше, и поэтому скорость значительно больше. [3]
В последующие годы механизм Петчека был широко признан как объяснение быстрого энерговыделения во вспышке, хотя немногие до конца понимали сложность этого механизма, который включает сочетание тонких физических эффектов, а именно адвекцию потока, диффузию потока и поведение магнитных ударных волн. Однако спокойствие было нарушено, когда Соннерап ( Sonnerup, 1970) выступил с альтернативной моделью пересоединения, действующей при любых скоростях вплоть до альфвеновских. [4]
Оказалось, что механизм Петчека представляет собой лишь один из многочисленных режимов быстрого пересоединения ( гл. В частности, механизм Петчека действует, когда окружающее магнитное поле вместо топологии Х - типа имеет, по существу, одномерный характер ( § 5.1) и когда условия на удаленной границе являются свободными, так что МГД-характеристики исходят из области диффузии. [5]
Одна из модификаций механизма Петчека предполагает, что внешнее поле уменьшается вдоль ударной волны по мере удаления от области диффузии. Таким образом, ударные волны по своему характеру являются промежуточными и расщепляются на пары промежуточных волн и медленных ударных волн для случая сжимаемой среды. Другой модификацией является нелинейный вариант механизма Петчека, когда ударные волны наклонены под достаточно большими углами. [6]
Однако ключ к механизму Петчека состоит в том, что (4.11) всего лишь определяет значение L, когда значение V задано внешними условиями. [7]
В результате был принят только механизм Петчека. Тем не менее идея поиска автомодельных решений, предложенная Е и Аксфордом, была хорошей идеей. Позднее она была использована Совардом и При-стом ( Soward and Priest, 1977), которые с помощью более тонкого математического анализа получили решения, поставившие механизм Петчека на твердую математическую основу, где центральная область диффузии рассматривается как область малых размеров по сравнению с внешней областью. [8]
Василюнас ( Vasyliunas, 1975) разъяснил физический смысл механизма Петчека, указав, что область втекания имеет характер диффузного расширения, связанного с быстрой модой, при котором давление и напряженность поля непрерывно уменьшаются и поток сходится по мере переноса магнитного поля внутрь области. Эта характеристика области втекания не означает, что в ней присутствует быстрая стоячая волна, поскольку такая волна невозможна в суббыстром потоке. В возмущении, связанном с быстрой модой, давление плазмы и магнитное давление увеличиваются и уменьшаются одновременно, а в возмущении, связанном с медленной модой, давление плазмы меняется в противофазе с магнитным давлением. Расширение приводит к уменьшению давления, тогда как сжатие увеличивает давление даже в несжимаемом пределе. [9]
Оказалось, что механизм Петчека представляет собой лишь один из многочисленных режимов быстрого пересоединения ( гл. В частности, механизм Петчека действует, когда окружающее магнитное поле вместо топологии Х - типа имеет, по существу, одномерный характер ( § 5.1) и когда условия на удаленной границе являются свободными, так что МГД-характеристики исходят из области диффузии. [10]
Таким образом Бискампу стало ясно, что, несмотря на наличие медленных ударных волн, его численные эксперименты не обеспечивают характерные масштабы, предсказываемые моделью Петчека. Поэтому он пришел к выводу, что механизм Петчека и, следовательно, быстрое пересоединение невозможны при больших значениях Rme. Поэтому мы считаем, что быстрое пересоединение возможно, если это позволяют граничные условия. [12]
Петчек, существует максимальная скорость пересоединения ( Ме, ) для данного значения Rme. Этот анализ позволяет подвести более солидную основу под механизм Петчека и построить его модель для ограниченной области, как в численных экспериментах. [13]
Оно означает, что поток является всюду медленным, в отличие от механизма Петчека, где скорость потока во внешней области значительно меньше альфве-новской скорости ( VA), однако на выходе из области диффузии, а также при прохождении через ударные волны она становится сравнимой с VA. Прежде чем двигаться дальше, докажем сначала общую теорему, которая сильно ограничивает тип возможного решения для линейного пересоединения. [14]
Таким образом, если Bi / Be найдено из модели внешней области за пределами области диффузии, то (4.36) определяет М / Ме, а уравнения (4.37) и (4.38) дают размеры области диффузии в единицах Меи Rme. В следующих параграфах мы рассмотрим различные модели внешней области, начиная с механизма Петчека ( § 4.3) и кончая менее известными. [15]
Страницы: 1 2