Тиринг-мода
Cтраница 3
Один из важных результатов анализа трехмерного пересоединения, который следует из лабораторных экспериментов по пересоединению ( гл. В работе ( Dahlburg и др., 1992) на основании своего опыта работы с трехмерными МГД моделями авторы высказали предположение, что трехмерная турбулентность развивается в результате вторичной МГД неустойчивости, появляющейся при насыщении двумерной тиринг-моды. Экспериментальные результаты показывают, что протяженные Х - линии двумерной моды разрываются на короткие участки, как предсказывается теорией трехмерной тиринг-моды ( Кап, 1988), разработанной для объяснения неоднородного ( patchy) пересоединения в дневной магнитопаузе. [31]
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. [32]
Один из важных результатов анализа трехмерного пересоединения, который следует из лабораторных экспериментов по пересоединению ( гл. В работе ( Dahlburg и др., 1992) на основании своего опыта работы с трехмерными МГД моделями авторы высказали предположение, что трехмерная турбулентность развивается в результате вторичной МГД неустойчивости, появляющейся при насыщении двумерной тиринг-моды. Экспериментальные результаты показывают, что протяженные Х - линии двумерной моды разрываются на короткие участки, как предсказывается теорией трехмерной тиринг-моды ( Кап, 1988), разработанной для объяснения неоднородного ( patchy) пересоединения в дневной магнитопаузе. [33]
В линейном приближении для этого используются линеаризованные кинетические уравнения с самосогласованным полем. Роль диссипации [37, 8] в бесстолкновительной плазме берет на себя черепковское взаимодействие частиц с волной возмущения поля. Оказывается, что в простом слое ( см. рис. За) более важным является электронное взаимодействие Ландау с волнами, так что электронная тиринг-мода в таком случае всегда приводит к неустойчивости. [34]
В этой главе мы рассмотрим две теории нестационарного пересоединения, менее известные, чем теория тиринг-моды. Одна из них основана на коллапсе Х - типа, рассмотренном впервые Данжи ( Dungey, 1953), уже была кратко описана в гл. Обе теории открывают новые возможности при анализе процесса пересоединения, поскольку дают описание поведения плазмы, которое выходит за рамки стационарной теории или теории тиринг-моды. [35]
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. [36]
Неустойчивости идеальной плазмы по отношению к возможности освобождения магнитной энергии тока принято называть винтовыми или кинк-модами. При плоском распределении тока по радиусу, j ( r) const, величина q также постоянна по радиусу, и это самая неустойчивая ситуация: оказывается, что возмущения с любыми т / п неустойчивы по отношению к винтовому искривлению границы плазменного шнура. Однако в резистивной плазме могут развиваться еще тиринг-неустойчивости. Тиринг-моды токамака сходны с рассмотренными ранее на примере нейтрального слоя. [37]
 |
Равновесное магнитное поле для нейтральной АЧгшнии. [38] |
При этом ти-ринг-мода не является чисто поперечной, а содержит примесь дрейфовой моды и может быть застабилизирована на линейном уровне за счет перекачки своей энергии в дрейфовые колебания. Устойчивость тиринг-моды повышается также при наложении на плазму дополнит, магн. [39]
В каждой из тринадцати глав монографии рассмотрен тот или иной аспект проблемы магнитного пересоединения, четко обозначенный как в названии, так и в краткой аннотации к главе. В первых трех главах излагаются основные идеи и представления о динамике плазмы в магнитных полях, о движении магнитных силовых линий в условиях вмороженности, о формировании токовых слоев в различных магнитных конфигурациях, об аннигиляции магнитного поля вследствие конкуренции процессов диффузии и конвекции. В последующих двух главах подробно обсуждаются теории стационарного магнитного пересоединения, начиная с широко известных работ Свита-Паркера и Петчека, а также развитие этих идей на современном уровне. Главы 6 - 7 посвящены нестационарным теориям пересоединения, включая классическую теорию тиринг-моды Фюрта, Киллена и Розенблюта, магнитный коллапс Х - типа, впервые предложенный Данжи и детально рассмотренный Имшенником и Сыроватским на основе автомодельных решений уравнений магнитной гидродинамики, и, наконец, зависящие от времени течения типа течения Петчека. Наибольшая по объему гл. В главах 9 - 12 обсуждаются приложения основных идей и теорий, изложенных в предыдущих главах, к конкретным физическим объектам, а именно к процессам в лабораторной плазме, к магнитосферным явлениям, к физике Солнца, звезд и аккреционных дисков. [40]
Долгое время не было ясно, какова природа неустойчивости срыва. Ключ к ее пониманию появился, когда в экспериментах фон Гелера, Стоди-ка и Саутхофа [19] было обнаружено другое явление, получившее название пилообразных колебаний или внутреннего срыва. Оно заключается в том, что в глубине плазменного шнура возникают периодические колебания релаксационного типа, в которых центр шнура постепенно разогревается, а затем тепло резко сбрасывается за пределы некоторого цилиндра радиуса rs, который обычно значительно меньше радиуса плазмы а. Кадомцев [20] предложил простую модель внутреннего срыва, согласно которой сброс тепла из центра связан с развитием винтовой тиринг-моды с последующим полным перезамыканием силовых линий винтового шнура с силовыми линиями окружающих магнитных поверхностей. [41]
Вводная глава посвящена истории возникновения проблемы и содержит основные положения и уравнения, а в гл. Глава 3 описывает в одномерном приближении разрушение такого слоя под действием магнитной диффузии или, иными словами, диффузию магнитных полей за счет так называемой магнитной аннигиляции. Свита, Паркера и Петчека. Главы 6 и 7 посвящены исследованию нестационарных аспектов пересоединения, в том числе резистивных неустойчивостей, как, например, тиринг-мода, коллапс Х - точки и нестационарное быстрое пересоединение. В общих чертах описаны различные аспекты сравнительно новой проблемы трехмерного пересоединения ( гл. В четырех главах ( 9 - 12) описаны некоторые конкретные проявления пересоединения в лабораторной плазме, на Солнце, в магнитосфере и в астрофизических объектах. [42]
Роль диссипации, обеспечивающей перевод части магнитной энергии в плазму и перенос силовых линий через ж-точку, выполняется в этом случае частицами, ускоряющимися в процессе перезамыкания. А сам процесс перезамыкания начинается как результат неустойчивости нейтрального слоя, по которому течет ток также в виде плоского слоя, по отношению к стягиванию этого тока в отдельные токовые нити. Эта неустойчивость называется тиринг-неустойчивостью. Таким образом, только ионная тиринг-мода представляется относящейся к делу. Галеев и Зеленый [10, 11] пояснили, почему суббуря имеет характер внезапного взрыва, опираясь на линейный анализ и показав, что тиринг-неустойчивость возможна только в определенном интервале значений поперечного магнитного поля. [43]
Страницы: 1 2 3