Взаимодействие - солнечный ветр
Cтраница 2
Таким образом, представленная выше модель обтекания магнитосферы солнечным ветром в приближении холодной плазмы, несмотря на всю свою упрощенность, в целом правильно описывает процесс взаимодействия солнечного ветра и вмороженного в него магнитного поля с геомагнитным полем. Вместе с тем очевидно, что непосредственно плазменные параметры солнечного ветра ( Т, nt PT) описываются этой моделью достаточно плохо. [16]
По-видимому, выражение (16.87) адекватно описывает действие на частицы крупномасштабной гидродинамической турбулентности, которая развивается из-за нестационарных процессов в солнечном ветре и наиболее характерна для расстояний, превышающих 1 а.е., в том числе для периферии гелиосферы - области взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой. Кстати, как показано в § 18, формула (16.87) сохраняет силу и при наличии ударных фронтов. По оценке Гозлинга и Хундхаузена, на расстояниях порядка 20 а.е. области взаимодействия и отходящие от них ударные волны должны перекрываться и сильно взаимодействовать, приводя к увеличению общей воз-мущенности. [17]
Результаты расчетов ДФ, выполненных по формуле (4.68), сопоставляются с данными спутниковых наблюдений [418] на рис. 4.40. Из него видно, что а) большая часть экспериментальных значений ДФ достаточно хорошо согласуется с предсказаниями модели, что еще раз подтверждает ее разумность; б) все экспериментальные значения ДФУ оказываются в среднем на 30 кВ больше теоретических, что объясняется, согласно [ 418J, эффектами квазивязкого взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли. Последний результат, в свою очередь, свидетельствует о существенной роли коллективных столкновений в процессе взаимодействия солнечного ветра с геомагнитным полем, поскольку парные кулоновские столкновения частиц солнечного ветра не могут обеспечить притока энергии в полярную ионосферу, необходимого для поддержания указанной разности потенциалов. [18]
Фон создан частицами, ускоренными внутри гелиосферы или на ее периферии. Ускорение, в частности, может происхедить в области взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой и на стационарных ударных волнах, по-видимому, существующих в этой области. [19]
Результаты расчетов ДФ, выполненных по формуле (4.68), сопоставляются с данными спутниковых наблюдений [418] на рис. 4.40. Из него видно, что а) большая часть экспериментальных значений ДФ достаточно хорошо согласуется с предсказаниями модели, что еще раз подтверждает ее разумность; б) все экспериментальные значения ДФУ оказываются в среднем на 30 кВ больше теоретических, что объясняется, согласно [ 418J, эффектами квазивязкого взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли. Последний результат, в свою очередь, свидетельствует о существенной роли коллективных столкновений в процессе взаимодействия солнечного ветра с геомагнитным полем, поскольку парные кулоновские столкновения частиц солнечного ветра не могут обеспечить притока энергии в полярную ионосферу, необходимого для поддержания указанной разности потенциалов. [20]
Анализ этих результатов приводит к выводу о том, что необходимость решения полной задачи о взаимодействии солнечного ветра с локальной межзвездной средой могло привести к понижению разрешения в окрестности сложной ударно-волновой картины, имеющей место при нерегулярном режиме течения. С другой стороны, при решении двумерной задачи есть возможность введения возмущений, которые невозможны при ограничениях, накладываемых осевой симметрией задачи. [21]
Изложенная выше теория модуляции КЛ неполна, так как она не учитывает ускорительных процессов в области взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой, а также обратного влияния КЛ на солнечный ветер. Между тем, в переходной области могут действовать различные механизмы ускорения частиц. [22]
Относительная величина первого и второго членов в правой части этого уравнения определяется магнитным числом Рейнольдса, и при значениях Кеш % типичных для взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли ( выше мы видели, что применительно к магнитофере Rem 10s - 1011), последний ( диффузионный) член оказывается достаточно малым. [23]
 |
Сравнение экспериментальных и теоретических спектров протонов. 1 - теоретический спектр при V - 3 / 2. 2 - то же при v 2. 3 - экспериментальная кривая ( г 0 5 а. е. [24] |
Они исходили из того, что Юпитер, который имеет магнитный момент, составляющий угол 16 с осью вращения планеты, представляет собой эффективный источник МГД волн в окружающей плазме. Крупномасштабные МГД колебания могут преобразовываться в результате нелинейных взаимодействий в пульсации меньших масштабов, что приведет к установлению некоторого спектра колебаний. Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Юпитера может приводить к изменениям ее размеров в зависимости от уровня солнечной активности, что вызовет, в свою очередь, изменение полного потока ускоренных электронов. [25]
Теперь рассмотрим частицы, импульс которых составляет четверть этого значения. В этом случае также существуют ограниченные области прицельного параметра, при котором частица достигает поверхности Земли. Казалось бы, это дает прекрасное объяснение того, почему полярные сияния наблюдаются только на определенных широтах - в авроральной зоне. В действительности, как станет ясно, когда мы обсудим взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли, причина возникновения полярного сияния в этих областях иная. [26]
Полярные сияния различаются по форме свечения на небе, спектру свечения, продолжительности и характеру изменения его во времени [101 -103], но во всех случаях они имеют одну и ту же природу. Начало полярным сияниям дают солнечные вспышки, в результате которых солнечная плазма выплескивается за пределы Солнца. Эти вспышки создаются за счет неустойчивостей солнечной плазмы в конвективной области движения и наблюдаются как эволюция солнечных пятен. При солнечной вспышке резко возрастает интенсивность солнечного ветра - потока плазмы, испускаемого Солнцем. Это приводит к изменению характера взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли и в конечном счете вызывает свечение атмосферы. [27]
Данные о структуре межзвездного облака, его морфологии и степени ионизации ( Frisch, 1994, 1996) приводят к заключению о возможности существенных нестационарных явлений, которые могут быть вызваны неоднородностью межзвездной среды. Zank, Frisch ( 1999) провели двумерное моделирование взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой для случая, когда плотность атомов водорода пи изменяется от 0.2 до 10 см-3. Было найдено, что гелиосферная полость может существенно уменьшиться в размерах, причем отход гелиосферной ( внутренней) ударной волны может составить приблизительно 10 - 14 AU. При этом эта ударная волна может исчезать и появляться вновь в процессе движения солнечной системы через межзвездное облако. [28]
Описанные ниже методы типа Годунова позволяют проводить численные расчеты с использованием уравнения состояния ( УРС) сплошной среды достаточно общего вида. В ряде случаев уравнения состояния задаются в форме таблиц. Все это может приводить к определенным трудностям при использовании сложных УРС в известных численных алгоритмах. Поэтому ниже будет описан ряд практических рецептов по преодолению такого рода проблем. В качестве примеров использования численных методов высокого разрешения рассматриваются задачи о распространении волн в средах со сложными УРС, струях в лазерной плазме и взаимодействии солнечного ветра с межзвездной средой. [29]
В ионосфере возникают интенсивные токи. Поскольку движение заряженных частиц зависит от величины и направления силовых линий электрического и магнитного полей, от их временных зависимостей, от знака заряда и вектора скорости, то в соответствии с уравнением (1.6) определение траектории каждой отдельной частицы представляет чрезвычайно трудную задачу. Она уподобляется задаче по определению взаимодействия многих тел. Каждая заряженная частица помимо действия полей испытывает при своем движении столкновения с другими частицами с непредсказуемым характером обмена импульсами. Для полей Е и В, произвольно меняющихся во времени и пространстве, уравнение (1.6) не интегрируется в общем виде. В настоящее время разработан механизм, объясняющий основные процессы взаимодействия солнечного ветра, магнитосферы и ионосферы Земли [9, 12], в том числе и образование полярных сияний. [30]
Страницы: 1 2