Медленная ударная волна
Cтраница 3
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. [31]
Как и прежде, точка 4 связана с точками 1 и / 2 интегральными кривыми. Это обеспечивает существование структуры для обеих медленных ударных волн. [32]
Между быстрой и медленной ударными волнами непрерывный переход был бы возможен только при На - Н 2 - О, так как в быстрой волне поле Н ( если оно отлично от нуля) усиливается, а в медленной - ослабляется; другими словами, непрерывный переход мог бы быть только между параллельными быстрой и медленной волнами. Таким образом, непрерывный переход между быстрыми и медленными ударными волнами невозможен. [33]
Между быстрой и медленной ударными волнами непрерывный переход был бы возможен только при H i Н 2 0, так как в быстрой волне поле Н ( если оно отлично от нуля) усиливается, а в медленной - ослабляется; другими словами, непрерывный переход мог бы быть только между параллельными быстрой и медленной волнами. Таким образом, непрерывный переход между быстрыми и медленными ударными волнами невозможен. [34]
Между быстрой и медленной ударными волнами непрерывный переход был бы возможен только при На - Н 2 - О, так как в быстрой волне поле Н ( если оно отлично от нуля) усиливается, а в медленной - ослабляется; другими словами, непрерывный переход мог бы быть только между параллельными быстрой и медленной волнами. Таким образом, непрерывный переход между быстрыми и медленными ударными волнами невозможен. [35]
Другая особенность, наблюдаемая в численных экспериментах, которую не объясняет стационарная теория Петчека, это отклонение втекающей плазмы вверх по течению относительно сепаратрис. Отклонение происходит в слоях, лежащих выше по течению относительно медленных ударных волн. Такие слои наблюдаются только в тех случаях, когда диффузионная область не была ограничена длиной, предписываемой стационарной теорией Петчека, и этот результат тоже приводил к сомнениям относительно правильности решения Петчека. Однако в варианте нестационарной теории Петчека для сжимаемой плазмы, развитой в работах Хейна и Семенова ( Неуп и Semenov, 1996) и Хейна ( Неуп, 1997), предполагается, что наблюдаемый в численных расчетах слой связан с волнами быстрой моды, которые генерируются из-за эволюции области вытекания. В отличие от стационарной теории размеры области выходящего потока в нестационарной теории постоянно возрастают, и это приводит к поддержанию возмущений быстрой моды в области вверх по течению относительно медленных ударных волн. [36]
Это означает, что только одна из медленных ударных волн имеет структуру. На отрезках ударной адиабаты ЦН и / f /, соответствующих медленным ударным волнам, множество допустимых разрывов может быть представлено как прерывистая линия, состоящая из отдельных отрезков. [37]
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. [38]
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. [39]
Одна из модификаций механизма Петчека предполагает, что внешнее поле уменьшается вдоль ударной волны по мере удаления от области диффузии. Таким образом, ударные волны по своему характеру являются промежуточными и расщепляются на пары промежуточных волн и медленных ударных волн для случая сжимаемой среды. Другой модификацией является нелинейный вариант механизма Петчека, когда ударные волны наклонены под достаточно большими углами. [40]
В механизме Петчека полудлина L области диффузии становится много меньше глобального масштаба длины Le. При превышении скорости пересоединения Свита-Паркера пересоединение становится сильно нелинейным и из областей на концах токового слоя выходят две пары медленных ударных волн. Эти ударные волны играют важную роль в модели Петчека, являясь теми структурами, которые ускоряют плазму до альфвеновской скорости и преобразуют большую часть магнитной энергии в кинетическую энергию и тепло. Модель Петчека построена на основе модели Свита-Паркера, которая все еще используется для анализа потока через область диффузии, однако центральный токовый слой настолько мал, что проходящее через него количество плазмы очень невелико. Поскольку в модели Петчека полудлина токового слоя много меньше Le, в этом случае его ширина существенно меньше, чем раньше, и поэтому скорость значительно больше. [41]
Рассмотрим теперь, что происходит, когда магнитные силовые линии в области втекания вместо того чтобы проходить почти прямо, сильно искривлены. Существование таких искривленных силовых линий предполагает наличие внешних источников поля, вклад которых сопоставим с полем, генерируемым областью диффузии или медленными ударными волнами. [43]
Такое расположение ударных волн говорит нам о том, что PSBL можно интерпретировать, как некий аналог форшока, который связан с медленной ударной волной, так же, как форшок связан с головной ударной волной. [44]
Хотя согласие между моделированием и теорией является убедительным, имеется один аспект в моделировании Йена и др., который остается загадочным. Если rj однороден на всем протяжении численной области, то стационарные решения не поддерживаются и причина этого не установлена. Возможно, что толщина медленных ударных волн увеличивается настолько, что становится численно неразрешенной. Или же число граничных условий более недостаточно для определения единственного решения. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5