Данжа
Cтраница 1
Данжи [3] на основе простых физических соображений о перезамыкании силовых линий магнитосферы Земли со встречными полями солнечного ветра объяснил, как в результате переброса разрезанных силовых линий на ночную сторону Земли происходит образование магнитного хвоста. Накапливаемые в хвосте силовые линии приводят к образованию нейтрального слоя между полями противоположных направлений. Акасофу [4] показал, что перезамыкание в нейтральном слое магнитного хвоста является наиболее естественным механизмом освобождения магнитной энергии хвоста и возбуждения суббурь. [1]
Данжи [252], Обаяши [123], Чемпена и Акасофу [1], Пудовкина и др. [133-136], Стерна [455], Акасофу [166, 167], Мишина [11, 119] и др. В связи с этим мы опустим детальное описание обсуждаемой модели и напомним лишь ее основные черты. [2]
Согласно модели Данжи [5], межпланетное и геомагн. [4]
В модели Данжи одна нейтральная точка расположена на дневной стороне магнитопаузы, а вторая - на ночной стороне. Количество пересоединенных магнитных силовых линий зависит от ориентации межпланетного магнитного поля, вмороженного в солнечный ветер в направлении север-юг. Магнитное поле на дневной стороне магнитосферы направлено на север, поэтому, когда межпланетное поле имеет южное направление, такая конфигурация магнитного поля благоприятствует типу пересоединения, который порождает открытый поток магнитного поля. Когда межпланетное магнитное поле направлено на север, то все равно существует возможность пересоединения, но оно только изменяет конфигурацию магнитного поля, которое уже является открытым. [5]
Позднее качественный анализ Данжи ( Dungey, 1953) приобрел прочную математическую основу в работе Имшенника и Сыроватско-го ( 1967), которые нашли точное нелинейное решение уравнений идеальной магнитогидродинамики, описывающее коллапс. Поразительным свойством этого точного решения, которое мы будем обсуждать в следующем пункте, является предсказание взрывного характера роста плотности тока, который достигает бесконечной величины за конечное время. В действительности существуют два физических процесса, ограничивающих рост плотности тока: одним из них является давление газа, а другим - электрическое удельное сопротивление, однако ни один из этих процессов не учитывался в работах Данжи или Имшенника и Сыроватского. [6]
Как и предсказывает модель Данжи, авроральные ионосферные токи возрастают, когда межпланетное магнитное поле направлено на юг, и уменьшаются, когда оно направлено на север. Существует примерно 30-тиминутная задержка между поворотом магнитного поля на юг и увеличением значения тока. Эта задержка возникает вследствие того, что в целом магнитосфере, как большой системе, требуется время, чтобы отреагировать на возрастание вносимой энергии, вызванной пересоединением. [8]
После появления пионерской работы Данжи, посвященной пересоединению ( Dungey, 1953), Свит ( Sweet, 1958a) и Паркер ( Parker, 1957) переработали модель нулевой точки Джиованелли, представив процесс, описанный Джиованелли, как процесс пересоединения, который высвобождает энергию, запасенную магнитным полем, которое связано с корональными токами. Вопрос, на котором было сфокусировано внимание, можно сформулировать следующим образом: может ли процесс пересоединения перевести энергию магнитного поля в кинетическую и тепловую энергию плазмы достаточно быстро, чтобы дать объяснение наблюдаемому выделению энергии в солнечных вспышках. Этот вопрос до сих пор является предметом бурных дискуссий. [9]
Впервые вопрос о диссипации магнитного поля вблизи нейтральной точки был рассмотрен Данжи [64] в связи с интерпретацией наблюдений и как возможный механизм вспышек на Солнце. Затем эта идея была развита Паркером [65], который построил модель резистивной диффузии магнитных силовых линий и дал оценку скорости солнечных вспышек. [10]
После того, как было обнаружено, что потоки солнечного ветра переносят магнитное поле, Данжи ( Dungey, 1961) предложил новую модель магнитосферы, радикально отличающуюся от модели Чепме-на и Ферраро. В модели Данжи также присутствуют две магнитные нулевые точки, но, в отличие от модели Чепмена и Ферраро, эти нулевые точки формируются при взаимодействии магнитного поля Земли и магнитного поля солнечного ветра. Основной момент модели Данжи в том, что в этой модели возникают магнитные силовые линии, которые переносятся в межпланетное пространство и, таким образом, обратно к Солнцу. Напротив, в модели Чепмена и Ферраро все силовые линии магнитного поля переносятся из одной полусферы в другую. Поэтому модель Чепмена и Ферраро обычно называют моделью закрытой магнитосферы, а модель Данжи - моделью открытой магнитосферы. [11]
Этот метод основан на том факте, что магнитный поток внутри полярной шапки согласно модели Данжи связан со скоростями пересоединения на Х - линии как на дневной, так и на ночной сторонах следующим образом. [13]
Столь противоречивые представления о природе процессов, развивающихся на магнитопаузе, определяются, по-видимому, тем, что вакуумная модель Данжи с количественной стороны описывает взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем весьма приближенно и для более строгого описания этого взаимодействия необходимо учесть гидродинамические аспекты проблемы обтекания магнитосферы потоком высокопроводящей солнечной плазмы. [14]
В независимом исследовании пересоединения на дневной магнитопаузе ( Russell and Elphic, 1978) было обнаружено, что существуют кратковременные локализованные случаи пересоединения, которые полностью отличаются от предсказываемых в рамках стационарной модели Данжи. [15]
Страницы: 1 2