Cтраница 2
На практике тиринг-неустойчивость обычно поддерживает моды с самыми большими длинами волн, которые подходят для данной конфигурации, поскольку многие структуры меньше, чем характерные длины волн наиболее быстро растущих мод для бесконечной среды. Поэтому, если возникает внешнее возмущение или другие физические эффекты, благоприятные для развития мод с меньшими длинами волн, может развиваться профиль тока с пиками и, на самом деле, происходить слияние магнитных островов. Более того, Лонгскоуп и Штраусе ( Longscope and Strauss, 1993) привели интересный пример слияния с образованием токовых слоев в двумерной цепочке. [16]
Были предложены гибридные модели, в которых магнитные флуктуации вводились в токовый слой или в окрестности линии Х - типа. Основная роль таких флуктуации сводится к образованию небольших магнитных островов, которые способствуют захвату и удержанию частиц в пределах слоя, где их ускорение происходит наиболее эффективно. Однако флуктуация электрического поля в слое также играет важную роль, поскольку она приводит к диффузиии частиц в импульсном пространстве. Комбинация этих двух эффектов далеко перевешивает дополнительное ускорение, вызваное рассеянием частиц на случайных волновых флуктуациях за пределами слоя. Близкие результаты были получены Kobak и Ostrowski ( 1997), которые добавляли магнитные флуктуации к трехмерным моделям Craig и др. ( 1995) для пересоединения на шипе и веерного пересоединения ( см. § 3.5), а затем рассматривали ускорение частиц. [17]
Этот процесс может возбуждаться тиринг-модами, которые создают магнитные острова, а те в свою очередь накачивают магнитные шумы в плазму путем шевеления островов. Тиринг-моды, обязанные своим происхождением энергии полоидального магнитного поля, могут также подталкиваться градиентом давления плазмы. [18]
Магнитные острова на по-ного поля - так называемые осцилляции веРхностях сд 2ид 3 Мирнова. Внутри плазмы им соответствуют магнитные острова. Таким образом, реальная конфигурация токамака не вполне соответствует вложенным магнитным поверхностям, а содержит еще магнитные острова. Но поскольку сами эти острова узкие, то существенного искажения магнитной структуры глобального характера не происходит. [19]
Рост напряженности магнитного поля в конце концов останавливается одним из трех возможных механизмов. Первый: магнитное поле может стать настолько сильным, что остановит течение в коротирую-щей системе координат. Второй: с ростом магнитного поля возрастает сила плавучести, действующая на ячейку, и плавучесть выталкивает ячейку из диска. И последний механизм заключается в том, что магнитное пересоединение может остановить рост поля, дав возможность вытянутым линиям поля восстановить круговую структуру магнитных островов. Сопутствующее слияние этих островов восстанавливает изначальную структуру ячеек. [20]
Магнитные поверхности токамака могут испытывать колебания и вследствие этого близко подходить друг к другу. При идеальной проводимости они не могут обмениваться силовыми линиями. Однако на расстоянии C / UJP магнитное поле не может быть вморожено в плазму из-за продольной инерции электронов, играющей роль бесстолкновительного сопротивления. Таким образом, при дрожании поверхностей происходит перезамыкание силовых линий на длине - c / a pi, и электроны могут перетекать с одной поверхности на другую. Источником колебаний магнитных поверхностей могут служить колебания плазмы на периферии плазменного шнура в сочетании с возбуждаемыми ими магнитными островами. [21]
Следует ожидать такую последовательность развития событий для токовых слоев в астрофизической или космической плазме, которые имеют размеры больше длины волны наиболее неустойчивой моды и большие числа Рейнольдса. Во-первых, токовый слой разрывается в линейном режиме на длине волны 4 5 / Ят наиболее быстро растущей моды. Затем первичное слияние объединяет соседние острова. Такая нейтральная точка не будет стремиться к слиянию с соседними, при этом будет развиваться быстрое нелинейное пересоединение, которое впоследствии подвержено вторичной тиринг-неустойчивости и слиянию магнитных островов. [22]