Cтраница 3
Очевидным результатом существования аномального сопротивления и продольных электрических полей в плазме является, как видно из таблицы, нарушение законов вмороженности даже в явлениях глобального характера. Это обстоятельство приводит к необходимости пересмотра решения таких, казалось бы, уже решенных задач, как, например, передача электрического поля солнечного ветра в ионосферу Земли или электродинамическая связь между ионосферой и магнитосферой Земли. Однако решения задач идеальной магнитной гидродинамики при этом не теряют своего значения, но приобретают смысл граничных или начальных условий для соответствующих проблем физики магнитосферы, рассматриваемых в следующем, более близком к реальности приближении. Попытка такого использования решения уравнений идеальной магнитной гидродинамики применительно к проблеме обтекания магнитосферы солнечным ветром будет представлена ниже. [31]
Уравнения движения межзвездной магнитной газодинамики включают: уравнение непрерывности ( закон сохранения массы); уравнение индукции магнитного поля, выражающее принцип вмороженности; уравнение притока энергии межзвездного излучения ( закон сохранения энергии); уравнение, выражающее закон сохранения импульса. При составлении системы используются уравнения электродинамики ( Максвелла уравнения) и гидродинамики. Решение этой системы весьма осложняется нелинейностью уравнений. Обычно исследуют упрощенные варианты, напр. [32]
Se) exf яо это обстоятельство нельзя связыват с нарастанием продольного поля в процессе сжатия шнура, т как проводимость плазмы слишком мала и вмороженность поля отсутствует. [33]
При построении теории магнитосферы и внутримагнитосферных явлений, а также в теории магнитных вариаций почти до 70 - х годов широко использовалось представление о вмороженности магнитных силовых линий в окружающую плазму и об эквипотенциальности силовых линий геомагнитного поля. Такие представления справедливы только в случае, когда проводимость магнитосферной плазмы практически бесконечна, т.е. сопротивление равно нулю. Считать проводимость бесконечной можно, если учитывать лишь парные электрон-ионные соударения, в разреженной космической плазме достаточно редкие. [34]
Если бы внешнее поле совсем не проникало в проводящую среду, монета вообще бы повисла в воздухе - это случай так называемого магнитного удержания или вмороженности поля. Но она падает, хотя и медленно, значит, поле как-то все же в проводник просачивается. Чтобы понять, как это происходит, рассмотрим модельную плоскую задачу. Геометрия ее представлена на рис. 8.7. Пусть в начальный момент времени вне проводника существует однородное магнитное поле В, а в толще проводника поле равно нулю; скачок поля на границе поддерживается поверхностным током. Именно так должно случиться, согласно принципу Ленца, при быстром включении внешнего магнитного поля. Связь между поверхностной ( линейной) плотностью тока и полем вне проводника была нами установлена на основании теоремы о циркуляции в задаче 2 гл. [35]
Напротив, для современной постановки эксперимента типично стремление получать концентрированную плазму в безэлектродном индукционном разряде и воздействовать на нее мощными магнитными полями, используя свойства вмороженности и магнитного давления. Требуемая для импульса электрическая энергия запасается в батарее конденсаторов. Регистрация происходящих в плазме процессов ведется при помощи осциллографов и методами высокоскоростной фотографии. Чтобы получить высокую степень ионизации, приходится работать при малой плотности газа: начальное давление обычно измеряется сотыми или тысячными долями миллиметра ртутного столба. [36]
Если резонансная поверхность q ( p) т / п попадает внутрь шнура, то в приближении идеальной проводимости плазмы соответствующая винтовая мода не может развиться, так как условие вмороженности магнитного поля накладывает запрет на изменение его топологии. При этом, однако, возможно развитие более медленной диссипативной винтовой моды, называемой тиринг-модой ( от английского tearing - разрывающая), развитие которой связано с процессом перезамыкания магнитных поверхностей и образованием их волокнистой структуры. [37]
Выводить вариационный принцип из уравнений движения, как это сделано выше, вообще говоря, не обязательно, можно непосредственно варьировать полную энергию системы с учетом имеющихся дополнительных законов сохранения: магнитного потока в случае идеальной вмороженности, углового. [38]
Затем рассматриваются предельные частные случаи - очень медленное движение среды и очень большая проводимость среды, из которых делаются выводы: в первом случае о медленном диффундировании и затухании магнитного поля в проводящей среде; во втором - о вмороженности магнитного поля в сверхпроводящую среду. Тут же дается представление о магнитогидродинамиче-ских волнах. [39]
Сделаем важное для дальнейшего и вообще для теории динамо замечание. Понятие вмороженности весьма наглядно, по этой причине оно широко используется в приложениях. Но надо подчеркнуть, что использование представления о вмороженности для действия динамо есть только первый, притом не самый большой шаг. Это объясняется двумя обстоятельствами. [40]
При движении плазмы с очень высокой электропроводностью имеет место замечательное свойство приклеенности магнитных силовых линий: при движении плазмы силовые линии следуют за ней, будучи как бы вморожены в плазму. Свойство вмороженности существенно облегчает анализ сил со стороны магнитного поля, возникающих при смещении плазмы от первоначально равновесного состояния. Тем самым значительно упрощается анализ устойчивости равновесных состояний плазмы. [41]
![]() |
Схема проникания КС в проводящую преграду с предварительно созданным поперечным магнитным полем. [42] |
При малом проявлении сжимаемости среды ( р const), это приводит к линейной взаимосвязи между удлинением материальных волокон, ориентированных в момент начала движения вдоль линий магнитной индукции, и изменением самой индукции магнитного поля В в веществе. Эффект вмороженности магнитного поля будет проявляться и в среде с конечной проводимостью: магнитное поле, созданное до начала движения, должно усиливаться в том случае, если движение среды сопровождается деформациями растяжения ее материальных волокон, изначально ориентированных вдоль линий магнитной индукции. В средах с конечной проводимостью ( ту ф 0) усилению магнитного поля препятствует диффузионный эффект, приводящий к ослаблению генерации поля за счет сглаживания его неоднородностей при их появлении. [43]
Они представляют собой линии, образованные макроскопическими элементами плазмы, испущенными в последовательные моменты времени из определенного места на поверхности Солнца. В силу предполагаэмой вмороженности поля указанные элементы плазмы связаны одной си новой линией. [44]
Оценим теперь характерное время процесса перезамыкания силовых линий. Учтем, что в силу вмороженности продольного поля течение плазмы с винтовой симметрией является несжимаемым. Поэтому при перезамыкании вещество из тонкого слоя толщины 5, где происходит уничтожение встречных полей, должно уноситься в стороны и затем в область А перезамыкающимися силовыми линиями. А скорость смещения шнура к слою, очевидно, в rs / 6 меньше. [45]