Петчек

Cтраница 2

Паркера - Свита, модель Петчека) изучаются течения плазмы под действием приложенного к ней внеш. [16]

К первой группе относятся решения Петчека, Приста-Форбса ( 1986) и поток в точке стагнации ( § 3.2), а ко второй - модель Приста-Ли ( 1990) ( § 5.2), численные эксперименты Бис-кампа ( Biskamp, 1986) ( § 5.4) и модель линейной Х - точки. [17]

Как и в стационарной теории Петчека, втекающий поток вблизи Х - линии является сверхзвуковым относительно скорости медленной магнитозвуковой волны, и поэтому формируются пары медленных ударных волн. Передняя часть этой области ограничена медленными ударными волнами, смыкающимися с медленными ударными волнами в задней части. [18]

Однако, как было указано Петчеком [409], модель Паркера-Свита не вполне удовлетворительна по следующим причинам. Во-первых, в ней не учитывается тот факт, что скачок или область резкого градиента магнитного поля могут распространяться в плазме не только в результате диффузии, но и в виде магнитогидродинамической волны. Кроме того, предположение о постоянной толщине переходного слоя также является, как мы увидим ниже, необоснованным. В связи с этом Петчеком [409] была предложена модель движения несжимаемой и высокопроводящей жидкости, представленная на рис. 4.30. Как видно из него, в этой модели переходный слой ограничен двумя волновыми фронтами, на которых имеет место резкое изменение направления и интенсивности магнитного поля. Поскольку в несжимаемой среде скорость звука cs оо, искомая волна должна распространяться со скоростью, меньшей cS9 в то же время обеспечивая скачок интенсивности магнитного поля на своем фронте. Единственным типом МГД-волн, удовлетворяющим этом условиям, является замедленная магнито-звуковая волна, в случае конечной амплитуды возмущения переходящая в замедленную ударную волну. [19]

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. [20]

Численный эксперимент, иллюстрирующий линии тока ( вверху и магнитные силовые линии ( внизу в первом квадранте ( в соответствии с работой ( Biskamp, 1986 для Ме 0 042 и. a Rme 1 746. б Rme 3 492. [21]

Эти последние исследования тщательно сопоставлялись с решением Петчека, в частности чтобы определить, действительно ли происходит быстрое пересоединение, предсказанное его решением. [22]

Несмотря на то, что оригинальная модель Петчека предсказывает существование пары медленных ударных волн с каждой стороны от Х - линии, медленные ударные волны в хвосте обычно возникают в направлении дальнего хвоста от Х - линии. Такая асимметрия возникает вследствие препятствия, которым является внутренняя магнитосфера на пути медленной ударной волны при ее движении в сторону Земли. МГД модели заставляет этот поток отклоняться вдоль сепаратрисы. В любом случае ударные волны в пересоединении Петчека уже не являются симметричными относительно Х - линии. При скорости, меньше магнитозвуковой, сильная медленная ударная волна появляется только вдоль беспрепятственно вытекающего джета. В случае истечения со скоростями, большими магнитозвуковой, ударные волны должны появляться с обеих сторон, но на стороне, где есть препятствие ударные волны распространяются как предельные ударные волны. По существу, ударная волна в модели Петчека полностью соответствует высокоскоростному истечению из Х - линии. Если это истечение блокировано, то медленные ударные волны с боковых сторон Х - линии отсутствуют. [23]

Количественного сравнения между численными расчетами и нестационарной теорией Петчека еще не проведено, но такие расчеты было бы легче выполнить, чем аналогичные расчеты для стационарной теории. Нестационарная теория формулируется как задача с начальными условиями в бесконечной плоскости без границ, в то время как стационарная теория формулируется как задача с граничными условиями. [24]

Первая из них - это волновая конфигурация типа Петчека, с ее парой медленных ударных волн, которые служат флангами потока, вытекающего из области пересоединения. Действуя совместно, эти волны захватывают частицы внутри области вытекания и заставляют их многократно взаимодействовать с ударным фронтом. Однако, действуя в одиночку, этот механизм не приводит к какому-либо ускорению, поскольку, как отмечалось ранее, каждое столкновение с фронтом со стороны области ниже по течению приводит к потере энергии частицы. [25]

Формально решение строится почти так же, как решение Петчека. [26]

Изображения вспышечной системы 21 февраля 1992 в четыре различных момента времени. ( а UT, ( б UT, ( в UT и ( г UT. Уровни интенсивности на каждом изображении были переопределены, чтобы получить более высокую контрастность. Крестиками показаны точки, использованные для измерений ширины и высоты внутренних и внешних граней системы петель и местоположений подножий. [27]

Эти медленные ударные волны аналогичны волнам, предложенным изначально Петчеком ( Petschek, 1964) в его модели пересоединения, за исключением того, что перенос тепла вдоль силовых линий вызывает их разделение на изотермические ударные волны и теплопроводные фронты, как показано на рис. 11.14. Ударные волны аннигилируют магнитное поле в плазме, текущей через них, и высвобожденная тепловая энергия распространяется вдоль поля в хромосферу. [28]

Таким образом, в отличие от модели Паркера-Свита в модели Петчека и других волновых моделях удается получить относительно высокую скорость пересоединения силовых линий магнитного поля, достаточную для эффективного преобразования энергии магнитного поля в кинетическую энергию частиц, что как будто подтверждает предположение о существенной роли рассматриваемого механизма в процессах, развивающихся на магнитопаузе, в частности в генерации крупномасштабных электрических полей в магнитосфере. [29]

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. [30]

Страницы: 1 2 3 4