Динамика заряженных частиц в токовых слоях бесстолкновительной плазмы магнитосферы Земли (1102852)
Текст из файла
ÌÎÑÊÎÂÑÊÈÉ ÎÑÓÄÀÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÑÈÒÅÒÈÌ. Ì.Â. ËÎÌÎÍÎÑÎÂÀÍà ïðàâàõ ðóêîïèñèÎâîäêîâ Äåíèñ Àëåêñàíäðîâè÷Äèíàìèêà çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â òîêîâûõ ñëîÿõáåññòîëêíîâèòåëüíîé ïëàçìû ìàãíèòîñåðû Çåìëè.Ñïåöèàëüíîñòü: 01.01.03 - ìàòåìàòè÷åñêàÿ èçèêàÀÂÒÎÅÔÅÀÒäèññåðòàöèè íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíèêàíäèäàòà èçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÍàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü ä..-ì.í Â.Þ.
ÏîïîâÌÎÑÊÂÀ, 2007àáîòà âûïîëíåíà íà êàåäðå ìàòåìàòèêè èçè÷åñêîãî àêóëüòåòà ÌÓèì. Ì.Â. Ëîìîíîñîâà.Íàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü:Äîêòîð èçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÏîïîâ Âèêòîð Þðüåâè÷Îèöèàëüíûå îïïîíåíòû:Äîêòîð èçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÊðîïîòêèí Àëåêñåé Ïåòðîâè÷Êàíäèäàò èçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÂàñèëüåâ Àëåêñåé Àëåêñååâè÷Âåäóùàÿ îðãàíèçàöèÿ:Ïîëÿðíûé ãåîèçè÷åñêèé èíñòèòóò,Êîëüñêèé íàó÷íûé öåíòð ÀÍ,ã. Àïàòèòû, Ìóðìàíñêàÿ îáë., îññèÿ.Çàùèòà ñîñòîèòñÿ 17 ìàÿ 2007 ã. â 16 ÷àñîâ íà çàñåäàíèè äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ê.501.001.17 â Ìîñêîâñêîì ãîñóäàðñòâåííîì óíèâåðñèòåòåèìåíè Ì. Â.
Ëîìîíîñîâà.Ñ äèññåðòàöèåé ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â áèáëèîòåêå èçè÷åñêîãî àêóëüòåòà ÌÓ èì. Ì.Â. Ëîìîíîñîâà.Àâòîðååðàò ðàçîñëàí 2007 ã.Ó÷åíûé ñåêðåòàðü äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà,ïðîåññîðÏ.À. Ïîëÿêîâ.1ÎÁÙÀß ÕÀÀÊÒÅÈÑÒÈÊÀ ÀÁÎÒÛÀêòóàëüíîñòü òåìû.Èññëåäîâàíèå ÿâëåíèé, ïðîèñõîäÿùèõ â õâîñòå ìàãíèòîñåðû Çåìëè, çàíèìàåò âàæíîå ìåñòî â êîñìè÷åñêîé èçèêå. Ñïóòíèêîâûå äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî â õâîñòå ìàãíèòîñåðû ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ òîíêèå òîêîâûå ñëîè (ÒÒÑ) ñ õàðàêòåðíûì ìàñøòàáîì ïîðÿäêà èîííîãî ëàðìîðîâñêîãî ðàäèóñà, âûïîëíÿþùèå ðîëü ðåçåðâóàðîâ ýíåðãèè ñîëíå÷íîãîâåòðà, êîòîðàÿ ìîæåò çàïàñàòüñÿ è âçðûâíûì îáðàçîì âûñâîáîæäàòüñÿâî âðåìÿ ãåîìàãíèòíûõ âîçìóùåíèé - ñóááóðü. ÒÒÑ ìîãóò èìåòü ñëîæíóþâíóòðåííþþ ñòðóêòóðó, íàïðèìåð, äâà ìàêñèìóìà ïëîòíîñòè òîêà (òàê íàçûâàåìûå ðàñùåïëåííûå, èëè áèóðöèðîâàííûå ÒÒÑ), íåñèììåòðè÷íûåïðîèëè ïëîòíîñòè òîêà è ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ïî ñâîèì äèíàìè÷åñêèì ñâîéñòâàì ýòî òîêîâûå ñëîè ÿâëÿþòñÿ ìåòàñòàáèëüíûìè, ò.å. ìîãóò ñóùåñòâîâàòü â òå÷åíèå äîñòàòî÷íî äîëãîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè, ñîïîñòàâèìîãî ñàçîé ãåîìàãíèòíîãî âîçìóùåíèÿ, à ïîòîì âçðûâíûì îáðàçîì ðàçðóøàòüñÿ. Ñòðóêòóðà è äèíàìèêà òîíêèõ òîêîâûõ ñëîåâ (ÒÒÑ) â áåññòîëêíîâèòåëüíîé ïëàçìå èçó÷àþòñÿ â ðàìêàõ êèíåòè÷åñêîé òåîðèè, ãäå äâèæåíèåðàçíûõ ãðóïï ÷àñòèö îïðåäåëÿåò ñâîéñòâà òîêîâîãî ñëîÿ êàê öåëîãî. Ïðîöåññû õàîòè÷åñêîãî ðàññåÿíèÿ ÷àñòèö â ÒÒÑ, èññëåäóåìûå â íàñòîÿùåéðàáîòå, ìîãóò èãðàòü êëþ÷åâóþ ðîëü êàê â îðìèðîâàíèè ÒÒÑ, òàê è âèõ ðàçðóøåíèè âî âðåìÿ ãåîìàãíèòíûõ âîçìóùåíèé, ïîýòîìó èõ ìîäåëèðîâàíèå ÿâëÿåòñÿ àêòóàëüíîé çàäà÷åé.Öåëü ðàáîòûÖåëüþ ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åíèå àíàëèòè÷åñêèõ è ÷èñëåííûõ îöåíîê äèíàìèêè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â áèóðöèðîâàííûõ òîíêèõ òîêîâûõ ñëîÿõ(ñ ìàñøòàáîì íåîäíîðîäíîñòè ïîðÿäêà èîííîãî ëàðìîðîâñêîãî ðàäèóñà) âáåññòîëêíîâèòåëüíîé ìàãíèòîñåðíîé ïëàçìå, à òàêæå èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ãåîìåòðèè òîêîâîãî ñëîÿ íà êîëëåêòèâíîå äâèæåíèå ïëàçìû.2Çàäà÷è èññëåäîâàíèÿ1.
Ïîñòðîåíèå ìîäåëè âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ñ òîêîâûì ñëîåì, ïîçâîëÿþùåé ñ åäèíûõ ïîçèöèé ðàññìàòðèâàòü êàê êëàññè÷åñêèåòîêîâûå ñëîè (ÒÑ) (ñ êîëîêîëîîáðàçíûì ïðîèëåì ïëîòíîñòè òîêà),òàê è áèóðöèðîâàííûå ÒÑ, îáíàðóæåííûå îòíîñèòåëüíî íåäàâíî âìàãíèòîñåðå Çåìëè.2. Ñîçäàíèå êîìïëåêñà ïðîãðàìì, ïîçâîëÿþùåãî ïðîâîäèòü ýåêòèâíûé ÷èñëåííûé àíàëèç àíàëèç äèíàìèêè êàê îòäåëüíûõ ÷àñòèö òàê èàíñàìáëåé ÷àñòèö â áèóðöèðîâàííûõ òîêîâûõ ñëîÿõ.3. Ïîëó÷åíèå àíàëèòè÷åñêèõ îöåíîê îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê äâèæåíèÿçàðÿæåííûõ ÷àñòèö â øèðîêîì äèàïàçîíå èçìåíåíèÿ îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ òîêîâîãî ñëîÿ è àíñàìáëÿ ÷àñòèö.Ìåòîäû èññëåäîâàíèÿÎñíîâíûìè ìåòîäàìè ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, ðàçðàáîòàííûìèâ äàííîé äèññåðòàöèè, ÿâëÿþòñÿ ÷èñëåííûå ìåòîäû, ðåàëèçîâàííûå â âèäå êîìïëåêñîâ ïðîãðàìì.
 ðàáîòå òàêæå ïîëó÷åíû àíàëèòè÷åñêèå îöåíêèâàæíûõ õàðàêòåðèñòèê âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ñ ÒÒÑ: ñêà÷êîâ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ è àäèàáàòè÷åñêîãî èíâàðèàíòàIz =12πHżdz .Íàó÷íàÿ íîâèçíà.àçðàáîòàíû íîâûå ýåêòèâíûå àëãîðèòìû è êîìïëåêñû ïðîãðàìì, êîòîðûå ïîçâîëÿþò ïðîâîäèòü ýåêòèâíûé àíàëèç äèíàìèêè ÷àñòèö â ÒÒÑ.Èñïîëüçîâàíû ñîâðåìåííûå âû÷èñëèòåëüíûå ñðåäñòâà, ïîçâîëÿþùèå çíà÷èòåëüíî ýêîíîìèòü êîìïüþòåðíûå ðåñóðñû, ðåàëèçîâàí óäîáíûé èíòåðåéñ ïîëüçîâàòåëÿ. Ïðîâåäåíî àíàëèòè÷åñêîå èññëåäîâàíèå äèíàìèêè ÷àñòèö â áèóðöèðîâàííûõ òîêîâûõ ñëîÿõ. Ïîëó÷åíû àíàëèòè÷åñêèå îðìóëû äëÿ ñêà÷êîâ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ ÷àñòèö, ÿâëÿþùèåñÿ îáîáùåíèåìïîëó÷åííîé ðàíåå îðìóëû äëÿ êëàññè÷åñêèõ êîëîêîëîîáðàçíûõ ÒÒÑ.Ïîëó÷åíî àíàëèòè÷åñêîå âûðàæåíèå äëÿ àäèàáàòè÷åñêîãî èíâàðèàíòà äâè-3æåíèÿIz . åçóëüòàòûáûëè ïîäòâåðæäåíû ÷èñëåííûìè ýêñïåðèìåíòàìè èíàõîäÿòñÿ â õîðîøåì ñîîòâåòñòâèè ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè, à òàêæå ðåçóëüòàòàìè äðóãèõ èññëåäîâàòåëåé.
àçðàáîòàííûå àíàëèòè÷åñêèåìåòîäû è ÷èñëåííûå àëãîðèòìû ïîçâîëÿþò ñ åäèíûõ ïîçèöèé ïðîâîäèòüðàññìîòðåíèå êàê êîëîêîëîîáðàçíûõ òàê è áèóðöèðîâàííûõ ÒÑ.Òåîðåòè÷åñêàÿ è ïðàêòè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòü.1. Ïðåäëîæåíà ìîäåëü âçàèìîäåéñòâèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö (èîíîâ) ñ ÒÑ,ïîçâîëÿþùàÿ ñ åäèíûõ ïîçèöèé ðàññìàòðèâàòü äèíàìèêó çàðÿæåííûõ÷àñòèö â òîêîâûõ ñëîÿõ ñëîæíîé êîíèãóðàöèè.2. Ñîçäàí è ðåàëèçîâàí â âèäå êîìïëåêñà ïðîãðàìì àëãîðèòì ðàñ÷åòàòðàåêòîðèé ÷àñòèö â ìàãíèòíîì ïîëå, õàðàêòåðíîì äëÿ õâîñòà ìàãíèòîñåðû Çåìëè.3.
 ÷èñëåííîì ýêñïåðèìåíòå ïîëó÷åíû õàðàêòåðèñòèêè êîëëåêòèâíîéäèíàìèêè ÷àñòèö â øèðîêîì äèàïàçîíå îñíîâíûõ èçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ. Îöåíåíî ñðåäíåå âðåìÿ æèçíè ÷àñòèö â ñëîå, êîýèöèåíòïðîõîæäåíèÿ ñëîÿ, ðàññåÿíèå ìàãíèòíîãî ìîìåíòà.
Ïðîâåäåíî ÷èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå äèíàìèêè ÷àñòèö ñ èñïîëüçîâàíèåì ñå÷åíèé Ïóàíêàðå.4. àçðàáîòàí àíàëèòè÷åñêèé àïïàðàò, ïîçâîëÿþùèé îïðåäåëÿòü ïîëîæåíèÿ öåíòðîâ ðàññåÿíèÿ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ â áèóðöèðîâàííûõ òîêîâûõ ñëîÿõ ïðîèçâîëüíîé êîíèãóðàöèè. Âïåðâûå ïîëó÷åíû àíàëèòè÷åñêèå âûðàæåíèÿ äëÿ ñêà÷êîâ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ èîíîâ è àäèàáàòè÷åñêèõ èíâàðèàíòîâ äâèæåíèÿ â áèóðöèðîâàííûõ ÒÑ.5. Ïðåäëîæåí ýåêòèâíûé ñïîñîá îïðåäåëåíèÿ ïàðàìåòðà àäèàáàòè÷íîñòè, â ïîëÿõ ñ îáëàñòüþ íåîäíîðîäíîñòè ïîðÿäêà ëàðìîðîâñêîãî ðàäèóñà ÷àñòèö.6. Ïðåäñòàâëåííûå â äèññåðòàöèè àíàëèòè÷åñêèå îöåíêè ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü êà÷åñòâåííóþ êàðòèíó äèíàìèêè ÷àñòèö, áåç ðåñóðñî¼ìêèõ ÷èñëåííûõ ýêñïåðèìåíòîâ íà ÝÂÌ. Ïîëó÷åííûå îðìóëû ìîãóò áûòü4èñïîëüçîâàíû â òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèÿõ äëÿ ïîñòðîåíèÿ áîëååîáùèõ ñàìîñîãëàñîâàííûõ ìîäåëåé ìàãíèòîñåðíîãî õâîñòà Çåìëè, àòàêæå äëÿ àíàëèçà äàííûõ, ïîëó÷åííûõ ñî ñïóòíèêîâ.Äîñòîâåðíîñòü è îáîñíîâàííîñòüïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïîäòâåðæäàþòñÿ1.
Òåñòèðîâàíèåì àëãîðèòìîâ è êîìïëåêñîâ ïðîãðàìì íà èçó÷åííûõ ðàíåå òåñòîâûõ çàäà÷àõ.2. Ñîâïàäåíèåì ïîëó÷åííûõ àíàëèòè÷åñêèõ îöåíîê è ðåçóëüòàòîâ ïðÿìîãî êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ.3. Õîðîøèì ñîãëàñèåì òåîðåòè÷åñêèõ è ÷èñëåííûõ ðåçóëüòàòîâ ñ ðåçóëüòàòàìè äðóãèõ èññëåäîâàòåëüñêèõ ãðóïï è ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ñïóòíèêîâûìè äàííûìè.Ïîëîæåíèÿ, âûíîñèìûå íà çàùèòó1. Ñîçäàíû ýåêòèâíûå àëãîðèòìû è êîìïëåêñû ïðîãðàìì äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ íåëèíåéíîé äèíàìèêè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â áèóðöèðîâàííûõ òîêîâûõ ñëîÿõ, õàðàêòåðíûõ äëÿ õâîñòà ìàãíèòîñåðû Çåìëè.2.
 ÷èñëåííûõ ýêñïåðèìåíòàõ ìåòîäîì ñå÷åíèé Ïóàíêàðå âïåðâûå èññëåäîâàíà äèíàìèêà ÷àñòèö â áèóðöèðîâàííûõ òîêîâûõ ñëîÿõ ñ ìàñøòàáîì íåîäíîðîäíîñòè ïîðÿäêà ëàðìîðîâñêîãî ðàäèóñà èîíîâ. ×èñëåííîè àíàëèòè÷åñêè èññëåäîâàíû ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â áèóðöèðîâàííûõ òîêîâûõ ñëîÿõ ñ îáëàñòüþíåîäíîðîäíîñòè ìíîãî áîëüøå èîííîãî ëàðìîðîâñêîãî ðàäèóñà.3. Ïîëó÷åíû àíàëèòè÷åñêèå âûðàæåíèÿ äëÿ àäèàáàòè÷åñêîãî èíâàðèàíòàIzè ñêà÷êîâ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ ïðè äâèæåíèè ÷àñòèö â òîêîâûõñëîåâ ñ ïðîèëÿìè ïëîòíîñòè òîêà ïðîèçâîëüíîé îðìû, à òàêæå àíàëèòè÷åñêèå îöåíêè, ïîçâîëÿþùèå íàõîäèòü öåíòðû ðàññåÿíèÿ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ.5Àïðîáàöèÿ ðàáîòûÄèññåðòàöèÿ âûïîëíåíà â ÌÓ ì Ì.Â.Ëîìîíîñîâà. åçóëüòàòû ðàáîòûäîëîæåíû íà ñúåçäàõ, ñèìïîçèóìàõ, êîíåðåíöèÿõ:•The Seond Workshop on Thin Current Sheets 19-21 April, 2004, College•International onferene on Problems of Geoosmos, May 24-28, 2004, St.•Russian-Chinese Conferene on Investigations of Spae Plasma, 11-15 Otober•Ìåæäóíàðîäíûé ñèìïîçèóì EGO â Âåíå, Àâñòðèè 2005ã.•7th International Symposium for Spae Simulations (ISSS-7), 26-31 Marh•Ëîìîíîñîâñêèå ÷òåíèÿ.
Ìîñêâà, àïðåëü 2006.•Âûåçäíîé ñåìèíàð ÈÊÈ ÀÍ, Òàðóñà 2006.•Ñåìèíàð ÍÈÈßÔ ÌÓ ïî êîñìè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêå. Ìîñêâà, 17•Ëîìîíîñîâñêèå ÷òåíèÿ. Ìîñêâà, àïðåëü 2006.•Êîíåðåíöèÿ ìîëîäûõ ó÷åíûõ, ÈÊÈ ÀÍ, àïðåëü 2006.•6-th international onferene on Problems of Geoosmos, St. Petersburg,•Ñåìèíàð ÍÈÈßÔ ÌÓ ïî êîñìè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêå.
Ìîñêâà, 9Park, MarylandPetersburg, Russia2005, Tsyndao, China.2005, Kyoto, Japan, Ed. Kyoto University, Kyoto, Japan.åâðàëÿ, 2006.Russia, 23-27 May, 2006.ìàðòà, 2007.ÏóáëèêàöèèÎñíîâíûå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå àâòîðîì è èçëîæåííûå â äèññåðòàöèè,îïóáëèêîâàíû â ðàáîòàõ, ñïèñîê êîòîðûõ ïðèâåäåí â êîíöå àâòîðååðàòà.Ïî ìàòåðèàëàì äèññåðòàöèè îïóáëèêîâàíà 3 íàó÷íûå ðàáîòû è ñäåëàíî 126äîêëàäîâ íà íàó÷íûõ êîíåðåíöèÿõ. Âñå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå àâòîðîìâî âðåìÿ ðàáîòû â ñîñòàâå íàó÷íûõ êîëëåêòèâîâ, âêëþ÷åíû â äèññåðòàöèþñ ñîãëàñèÿ è îäîáðåíèÿ ñîàâòîðîâ.Ñòðóêòóðà è îáúåì äèññåðòàöèè.Äèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç ââåäåíèÿ, 4 ãëàâ, ðàçáèòûõ íà ïàðàãðàû, çàêëþ÷åíèÿ è ñïèñêà ëèòåðàòóðû, ñîäåðæàùåãî íàèìåíîâàíèé.
Äèññåðòàöèÿ ñîäåðæèò 57 ðèñóíêîâ. Íóìåðàöèÿ îðìóë è ðèñóíêîâ ñâîÿ â êàæäîé ãëàâå.Îáúåì äèññåðòàöèè ñîñòàâëÿåò 97 ñòðàíèö, âêëþ÷àÿ 8 ñòðàíèö öèòèðîâàííîé ëèòåðàòóðû.àáîòà âûïîëíåíà â Ìîñêîâñêîì ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà èì. Ì.Â.ËîìîíîñîâàÑîäåðæàíèå ðàáîòû.ÑÒÓÊÒÓÀ ÒÎÊÎÂÎÎ ÑËÎß Â ÕÂÎÑÒÅ ÌÀÍÈÒÎÑÔÅÛ ýòîì ðàçäåëå äèññåðòàöèè ïðèâîäèòñÿ îáçîð ëèòåðàòóðû ïî ñïóòíèêîâûì èçìåðåíèÿì â òîêîâîì ñëîå õâîñòà ìàãíèòîñåðû Çåìëè, åãî ñòðóêòóðå, îñíîâíûì ñâîéñòâàì [1, 2℄. Ñäåëàí äåòàëüíûé îáçîð ñâîéñòâ íåäàâíîîòêðûòûõ â ìàãíèòîñåðå ïðåäåëüíî òîíêèõ òîêîâûõ ñëîåâ, êàê íåðàñùåïëåííûõ, òàê è ðàñùåïëåííûõ (áèóðöèðîâàííûõ). Ïðèâåäåíî îïèñàíèå êëàññè÷åñêîé ìîäåëè Õàððèñà [3℄. Ïîäðîáíî ðàññìîòðåíà êâàçèàäèàáàòè÷åñêàÿ òåîðèÿ äâèæåíèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â ÒÒÑ.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
