Cтраница 2
В результате возбуждения волновой электростатической плазменной турбулентности и, следовательно, коллективных соударений в космической плазме появляются другие аномальные процессы переноса. [16]
В область применений магнитной гидродинамики входят очень разнообразные физические объекты - от жидких металлов до космической плазмы. [17]
Характерным масштабом структуры грунта или влажного пара могут быть доли миллиметра и миллиметры, а например, для космической плазмы с распределенными в ней пылевидными частицами-километры и сотни километров. [18]
Итак, плазменная астрофизика отличается от физики лабораторной плазмы и существенно большей ролью быстрых и релятивистских частиц ( космических лучей), ускорение которых в космической плазме - необходимое следствие происходящих в ней коллективных процессов. Космические лучи часто играют важную роль во многих наблюдаемых здесь явлениях. [19]
Анализируя и оценивая многогранные возможности современных диагностических методов, используемых в аэро - и газодинамике, в физике горения и взрыва, а также в физике лабораторной и космической плазмы, исследователь без труда обнаруживает в них много общих черт. Прежде всего, для упомянутых областей физики ( как, впрочем, и для ряда других) неотъемлемым и достаточно жестким требованием является адекватное рассматриваемой задаче пространственно-временное разрешение диагностического метода. Например, в задачах лазерного термоядерного синтеза пространственные параметры обычно должны измеряться с точностью до микронов, а временные характеристики - с точностью до десятков или даже единиц пикосекунд. Разумеется, имея в виду сразу и газодинамику, и физику плазмы, вряд ли возможно указать сколько-нибудь общие количественные критерии для разрешающей способности применяемых методов измерений. Однако общие тенденции развития последних выявить не столь уж трудно. [20]
Настоящий обзор построен не в историческом плане обнаружения и описания различных явлений перезамыкания, а по принципу объяснения элементарных физических процессов с последующей иллюстрацией их роли в лабораторных или космических плазмах. Эксперимент и наблюдения показывают, что процессы перезамыкания проявляются обычно в виде релаксационных явлений: некоторое, достаточно продолжительное, время плазма эволюционирует спокойно, а затем очень быстро развивается перестройка магнитной конфигурации, сопровождаемая процессами перезамыкания. [21]
В книге был рассмотрен с той или иной степенью полноты ряд проблем плазменной астрофизики, которые, с одной стороны, представляются нам наиболее важными, а с другой стороны, допускают на современном этапе теоретическое рассмотрение в рамках известных свойств космической плазмы. Разумеется, в этой книге были исследованы далеко не все аспекты затронутых проблем. [22]
Метод электростатических зондов, разработанный Ленгмюром еще в 1924 г., широко применяется и по настоящее, время для измерения важнейших характеристик ионизованных сред, таких как низкотемпературная плазма разнообразных типов газового разряда и послесвечения, области ионизации за ударными волнами, пламена, МГД-течения и плазменные струи, а также атмосферная и космическая плазма. [23]
В астрофизических условиях наиболее важен следующий механизм возбуждения ионнозвуковой турбулентности. Неоднородное магнитное поле создает в космической плазме электрические токи. Если плотность этих токов достаточно велика, то возникает плазменная неустойчивость. Причина ее появления заключается в том, что ток связан с дрейфом электронов относительно ионов. Если скорость дрейфа больше скорости ионнозвуковых волн, то возможна черепковская раскачка ионнозвуковой турбулентности. Наличие тока в плазме приводит и к появлению электрического поля, которое легко определить, если известна проводимость плазмы и ее зависимость от величины напряженности поля. [24]
Все эти соображения непосредственно относятся к межпланетной плазме, поскольку она не обладает сопротивлением, и, следовательно, силовые линии движутся с плазмой, как если бы они были вморожены в нее. Этот результат верен практически для всех видов космической плазмы. [25]
Большинство теоретических исследований космической плазмы было посвящено изучению однородной плазмы. Однако наблюдения показывают, что в большинстве случаев космическая плазма сильно неоднородна. В ионосфере часто наблюдается мелкомасштабная структура, наиболее четко выраженная во время полярных сияний. Лучи полярного сияния часто очень тонки, и степень ионизации, а следовательно, и проводимость могут меняться на два или три порядка в пределах нескольких километров и менее. Как показало изучение распространения свистящих атмосфериков, магнитосфера, по-видимому, также имеет волокнистую структуру. Солнечная атмосфера также имеет лучистое строение. Ближе к поверхности Солнца наблюдаются протуберанцы, которые обычно имеют волокнистую структуру. Хромосферу иногда представляют в виде нитевидного сплетения небольших протуберанцев. Волокнистая структура часто бывает заметна в газовых туманностях. Итак, плазма средней плотности ( а возможно, также и плазма низкой плотности), по-видимому, нередко сильно неоднородна и проявляет волокнистую структуру, элементы которой параллельны магнитному полю. Таким образом, представляется важным рассмотреть механизмы, которые могут создавать подобную структуру. Этому вопросу посвящен разд. [26]
Оба они, по существу, связаны с механизмом турбулентного нагрева внутри плазменного котла, который также зависит и от механизма удержания котла от распада. Решение этой задачи требует анализа крупномасштабной магнитно-гравитационной структуры космической плазмы. Эти вопросы, еще очень далекие от своего решения, выходят за рамки настоящей книги. [27]
Эксперименты по масштабному моделированию совместного вращения очень трудны, поскольку линейные размеры и проводимость, достижимые в лабораторных условиях, малы. Но несмотря на то, что точное моделирование космической плазмы невозможно ( см. разд. [28]
Неравенство (12.68) для ультрарелятивистских пучков в космических условиях, как правило, выполнено. Можно считать, что любой ультрарелятивистский пучок в космической плазме возбуждает турбулентность продольных плазмонов до уровня, определяемого равенством (12.67), и в дальнейшем, оставаясь стабилизованным, поддерживает турбулентность на этом уровне, если дис-сипативные процессы приводят к уменьшению числа продольных плазмонов. [29]
Наша книга по численному моделированию плазмы нацелена на понимание читателем сущности плазменных процессов. Однако моделирование с помощью крупных частиц используется также при изучении космической плазмы, электронных и ионных пушек, ядерных взрывов и СВЧ-приборов. [30]