Отзыв официального оппонента (Энергетический баланс импульсного пересоединения)

Отзыв официального оппонента на кандидатскую диссертацию Натальи Николаевны Волконской «Энергетический баланс импульсного магнитного пересоединения» по специальности 01.03,03. — физика Солнца Тема диссертации весьма актуальна: магнитное пересоединение — один из основных механизмов высвобождения свободной (связанной с электрическими токами) магнитной энергии в космической плазме. Исследованию этого важнейшего для солнечной и магнитосферной физики и, в то же время, весьма сложного физического явления посвящено огромное количество работ, но в данном случае акцент сделан на малоисследованной стороне процесса — на особенностях энергетического баланса, а именно на том, как распределяется высвобождаемая магнитная энергия между тепловой энергией плазмы и кинетической энергией ускоренных на фронтах ударных волн плазменных струй.

Этот вопрос может иметь большое значение при практических применениях теоретической модели к наблюдаемым процессам. В диссертации последовательно, тщательно и скрупулезно прослеживаются детали импульсного магнитного пересоединения, начиная от классической работы Петчека и заканчивая численным исследованием трехмерного пересоединения в скрещенных магнитных полях. Диссертант демонстрирует блестящее владение сложным математическим аппаратом и глубокое понимание физической сути исследуемого процесса. Вся работа производится в рамках МГД, строение диффузионной области не рассматривается, электрическое поле, провоцирующее появление аномального сопротивления и запускающее тем самым процесс пересоединения в токовом слое, задается «руками» и считается относительно слабым, с тем, чтобы иметь возможность ввести малый параметр разложения и рассматривать задачу в рамках приближения «слабого пересоединения».

К сожалению, такая постановка исследовательской задачи сама по себе изначаль- но не предполагает возможности оценить ту часть энергии магнитного поля, которая расходуется на ускорение заряженных частиц ~а эта энергия в реальных процессах, наблюдаемых и на Солнце, и в магнитосфере Земли, бывает, как мы знаем, весьма велика!). Для этого потребовалось бы обращаться к методам физической кинетики, что резко расширило бы область исследования и изменило бы само существо работы. То, что ускорение частиц остается за пределами рассмотрения, не следует рассматривать как упрек автору диссертации — просто такова природа вещей — «нельзя объять необъятное».

Даже оставаясь в рамках МГД, мы сталкиваемся с весьма сложной нелинейной физикой, в которой остается еще очень много неясного, и диссертанту удалось внести весомый вклад в исследование этих процессов именно с позиций распределения высвобождаемой магнитной энергии между тепловой и кинетической энергиями. В диссертации вначале рассмотрен баланс энергии в приближении несжимаемой плазмы в двумерной модели. Показано, что внутри Ой.-областей магнитная энергия полностью преобразуется в кинетическую, а в области втекания понижение плотности магнитной энергии компенсируется ее повышением над ОК-областями на величину равную или большую, чем кинетическая энергия ускоренных потоков.

В трехмерной модели баланс энергии в приближении несжимаемой плазмы таков, что внутри ОК-областей полная энергия сохраняется, в области втекания формируются волны сжатия, в которых магнитная энергия скомпенсирована ее убылью в области разлета. В случае сжимаемой плазмы в балансе энергии появляется тепловая часть и он выглядит так„что ускоренные потоки переносят и тепловую, и кинетическую энергию примерно в равных количествах, а в волне сжатия в области втекания тепловая энергия преобладает над магнитной. Для модели токового слоя конечной толщины диссертантом произведены численные симуляции трехмерного пересоединения в сжимаемой плазме и проведено сопоставление их результатов с аналитической моделью тонкого слоя.

Показано, что аналитическая модель дает предельное значение кинетической энергии потоков и магнитной энергии в волне сжатия, Результаты, полученные в диссертации новы, оригинальны. Достоверность их основана на том, что диссертант аналитически обобщает известные в литературе модели, выявляет новые особенности полученных решений в отношении их энергетики и далее проводит детальное сопоставление аналитических результатов с результатами собственных численных расчетов.

Работа хорошо оформлена, рисунки и формулы представлены в доста- точной для понимания форме. В тексте имеется ряд описок и пропусков букв, но это не мешает чтению и пониманию, и поэтому я не стану на этом оста- навливаться, Официальный оппонент Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией физики Солнца ГАО РАН /А.А.Соловьев/ Подпись А.А. Соловье Ученый секретарь ГА к.

ф.-м. н. /Т.П.Борисевич/ В целом диссертация представляет собою глубокое и завершенное в своей постановке исследование, ее автор показывает себя как зрелый, самостоятельный ученый, свободно владеющий как аналитическими, так и численными методами. Автореферат правильно отражает содержание диссертации. Диссертация отвечает требованиям ВАК, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, а ее автор несомненно заслуживает присуждения искомой степени.

.