Данжа

Cтраница 2

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. [16]

Обе величины соответствуют наблюдаемым значениям. Формула, полученная из модели Данжи, дает нижний предел длины хвоста, поскольку при вычислениях прене-брегалось временем, требуемым на разрыв магнитной силовой линии в хвосте и на подхват ее солнечным ветром. [17]

Одно из важнейших следствий модели Данжи заключается в предсказании факта, что структура магнитосферы в целом сильно зависит от направления межпланетного магнитного поля: южного или северного. Когда вектор магнитного поля поворачивается на юг, кинетическая энергия солнечного ветра намного эффективнее запасается в магнитосфере, приводя к увеличению конвекции и токов внутри магнитосферы. [18]

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. [19]

Схематическое изображение топологии магнитных силовых линий для замкнутой и открытой конфигураций магнитосферы, полученное при взаимодействии однородного магнитного поля и дипольного поля. В ( а однородное поле параллельно дипольному, а в ( б - антипараллельно. [20]

Одно из наиболее важных свойств ионосферы - это авроральный овал, который очерчивает полярные шапки. Согласно модели Данжи наличие такого овала связано с границей между открытыми и замкнутыми линиями поля. [21]

Схема Данжи образования магнитного хвоста магнитосферы. [23]

Более ясной представляется картина перезамыкания силовых линий в околоземной плазме, в частности в магнитном хвосте. Магнитные перезамыкания вообще играют большую роль в околоземной плазме. В пионерской работе Данжи [2] было показано, что процессы перезамыкания играют существенную роль при взамодействии солнечного ветра с магнитосферой и приводят к образованию длинного хвоста магнитосферы. [24]

Основная идея состоит в том, что движение проводящей жидкости изменяет некоторое первоначальное магнитное поле таким образом, что оно становится неустойчивым; затем оно скачком возвращается к исходной конфигурации, но напряженность его возрастает. Это может случиться, если, например, в исходном полоидальном поле произойдет скручивание магнитных силовых линий, вследствие чего возрастает полная магнитная энергия. Если закручивание превысит определенный предел, который был установлен Лундквистом и Данжи и Лоухедом ( см. разд. [25]

Контурное управление при ручном манипулировании не дает высокой точности, так как оператору трудно совмещать положения захвата с заданной кривой. Поэтому контурное управление реализуется обычно посредством следящей системы с обратной связью по положению захвата. Применение ЭЦВМ требует большого объема памяти и затрудняет коррекцию движения, так4 как координаты захвата и закон его данже по за-г данпши траектории записывается на один и тот же программе носитель. [26]

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. [27]

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. [28]

Страницы: 1 2