Автореферат (1150621), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ñ ðîñòîì àñèììåòðèè ãëóáèíà ìèíèìóìà ïîë∂zíîãî äàâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ, à ñàì ìèíèìóì ñòàíîâèòñÿ íåñèììåòðè÷íûì è ñîîòâåòñòâåííîðàñòåò ïåðèîä êîëåáàíèé (óìåíüøàåòñÿ ÷àñòîòà äâîéíîãî ãðàäèåíòà), à ñàìè êîëåáàíèÿ ìîãóòñòàíîâÿòñÿ íåëèíåéíûìè èëè ïåðåõîäèòü â ðåæèì íåóñòîé÷èâîñòè. ïîñëåäíåìðàçäåëåäèññåðòàöèè (5.2) ìû ïðåäñòàâèëè êâàçèäèíàìè÷åñêîå îáîáùåíèåïîëó÷åííûõ ðåøåíèé äëÿ èçîãíóòîãî òîêîâîãî ñëîÿ, è ðàññìîòðåëè ïîâåäåíèå èíäóöèðîâàííîãî èçìåíåíèåì êîíôèãóðàöèè (âèõðåâîãî) ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ: ïðè ìåäëåííûõ èçìåíåíèÿõ óãëà φ, ñîîòâåòñòâóþùèõ âàðèàöèÿì óãëà íàêëîíà çåìíîãî äèïîëÿ, è ïðè áûñòðûõ åãîèçìåíåíèÿõ, ñîîòâåòñòâóþùèõ áûñòðûì âàðèàöèÿì íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà.
Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ïîëó÷àþùååñÿ â ðåçóëüòàòå èçìåíåíèé φ áèïîëÿðíî (èìååò ïðîòèâîïîëîæíûåçíàêè âûøå è íèæå íåéòðàëüíîé ïëîñêîñòè). Êîãäà àáñîëþòíîå çíà÷åíèå óãëà íàêëîíà ðàñòåò, ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âûøå íåéòðàëüíîé ïëîñêîñòè ñòàíîâèòñÿ ïîëîæèòåëüíûì (òî åñòüíàïðàâëåííûì ïî òîêó), ïðè óìåíüøàþùåìñÿ óãëå íàêëîíà îòðèöàòåëüíûì (íàïðàâëåííûìïðîòèâ òîêà).Áûëî ïîëó÷åíî, ÷òî âåëè÷èíà óãëà íàêëîíà çåìíîãî äèïîëÿ îïðåäåëÿåò âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå öåíòðà òîêîâîãî ñëîÿ (ëèíèè ìàêñèìóìà òîêà) è ëèíèè íóëÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.Äëÿ ìàëûõ äèïîëüíûõ óãëîâ (ìåíåå 10o ) ýòè ëèíèè ïðàêòè÷åñêè ñîâïàäàþò, è ñëîé çà ñ÷¼òýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïðîñòî ñäâèãàåòñÿ ââåðõ-âíèç êàê öåëîå.
Äëÿ áîëüøèõ óãëîâ (áîëåå 20o )íåíóëåâîå èíäóöèðîâàííîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ïðîíèêàåò â öåíòð òîêîâîãî ñëîÿ è ìîæåòîáåñïå÷èòü óòîí÷åíèå ñëîÿ â ñëó÷àå ïîëîæèòåëüíîãî ïðîíèêàþùåãî ïîëÿ (èëè ðàçìûòèå âñëó÷àå îòðèöàòåëüíîãî). òî æå âðåìÿ, âåëè÷èíà ïîëÿ, âîçíèêàþùåãî çà ñ÷¼ò ìåäëåííûõ (ñóòî÷íûõ) âàðèàöèé äèïîëÿ îêàçûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íîé, ÷òîáû ïðîèçâåñòè çàìåòíûé ýôôåêò, à çàìåòíàÿ âåëè÷èíàýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà çà ñ÷¼ò áûñòðûõ ñêà÷êîâ íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãîâåòðà. Òàêèì îáðàçîì, ñóùåñòâåííûé ýôôåêò íà äèíàìèêó òîêîâîãî ñëîÿ äîëæíû îêàçûâàòüáûñòðûå âàðèàöèè íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà, ïðîèñõîäÿùèå â ïåðèîäû áîëüøîãî óãëàíàêëîíà äèïîëÿ (òî åñòü ñèëüíî èçîãíóòîãî òîêîâîãî ñëîÿ).
 òàêèõ óñëîâèÿõ (íàêëîí äèïîëÿðàâåí 30o , íàïðàâëåíèå ñîëíå÷íîãî âåòðà ìåíÿåòñÿ íà 4o çà äåñÿòü ìèíóò), ìîäåëü ïðåäñêà12çûâàåò óòîí÷åíèå òîêîâîãî ñëîÿ (íà ðàññòîÿíèè -X∼ 10 Re ) âäâîå çà 10 ìèí, ÷òî ñîçäà¼ò âñëîå óñëîâèÿ, áëàãîïðèÿòíûå äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ ïåðåñîåäèíåíèÿ.Âçàêëþ÷åíèèïðèâîäÿòñÿ îñíîâíûå ðåçóëüòàòû ðàáîòû:Ïðè èññëåäîâàíèè ôëýïïèíã êîëåáàíèé òîêîâîãî ñëîÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ìîäåëè äâîéíîãîãðàäèåíòà áûëî âûÿâëåíî, ÷òî òèï ñèììåòðèè ìîäû â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè âëèÿåò íà å¼ýôôåêòèâíîñòü: ÷¼òíàÿ èçãèáíàÿ ìîäà èìååò áîëüøóþ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíû (èíàðàñòàíèÿ íåóñòîé÷èâîñòè), è çàòóõàåò çíà÷èòåëüíî ìåäëåííåå, ÷åì íå÷¼òíàÿ ïåðåòÿæå÷íàÿ ìîäà (è, êàê ñëåäñòâèå, íàáëþäàåòñÿ íà ñïóòíèêàõ â ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ). Òàêæå áûë ïîëó÷åí, èññëåäîâàí è óñïåøíî àïðîáèðîâàí àëãîðèòì ðàçäåëåíèÿ ìîä ñïîìîùüþ àíàëèçà ïåðèîäîãðàìì ïî äàííûì îäíîãî ñïóòíèêà. Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî àëãîðèòìðàáîòàåò â ëó÷øåé ñòåïåíè ïðè àíàëèçå ïåðèîäîãðàìì âåêòîðà ñêîðîñòè, â òî âðåìÿ êàê ïåðèîäîãðàììû âåêòîðà ìàãíèòíîãî ïîëÿ îêàçûâàþòñÿ ìåíåå óñòîé÷èâû ê âëèÿíèþ øóìà.
Âäîïîëíåíèå, íà îñíîâàíèè ìîäåëè äâîéíîãî ãðàäèåíòà áûë ïðåäëîæåí âîçìîæíûé ñöåíàðèéðàçâèòèÿ ôëýïïèíã êîëåáàíèé èç ìàëûõ ôëóêòóàöèé â òîêîâîì ñëîå çà ñ÷¼ò êðàòêèõ ïåðèîäîâ ñóùåñòâîâàíèÿ îáðàòíîãî ãðàäèåíòà (ìèíèìóìà Bz êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ íàêîíå÷íîì ðàññòîÿíèè ïî X).Âëèÿíèå àñèììåòðèè î÷åâèäíî îáíàðóæèâàåòñÿ â ñòàòèñòè÷åñêîì èññëåäîâàíèè, ïðîâåä¼ííîì â òðåòüåé ãëàâå äàííîé äèññåðòàöèè.
 îáùåì ñëó÷àå ñèììåòðèÿ ìàãíèòîñôåðíîéêîíôèãóðàöèè â áîëüøîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ íàêëîíîì ãåîäèïîëÿ è íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà. Ïðè ýòîì (1) ìåäëåííûå èçìåíåíèÿ äèïîëüíîãî óãëà îêàçûâàþòñÿ ìàëîýôôåêòèâíû, à îñíîâíîé ýôôåêò ïðîèçâîäÿò áûñòðûå èçìåíåíèÿ (ñêà÷êè)íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà; (2) âåðîÿòíîñòü ñóááóðè ñòàíîâèòñÿ âûøå ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ ýôôåêòèâíîãî óãëà íàêëîíà Ψtot = Ψdip + α; (3) âåðîÿòíîñòü ñóááóðü ñòàíîâèòñÿâûøå (∼ 10%) â òîì ñëó÷àå, åñëè äîáàâî÷íûé óãîë íàêëîíà α, îïðåäåëÿåìûé íàïðàâëåíèåìñîëíå÷íîãî âåòðà, óâåëè÷èâàåò àáñîëþòíîå çíà÷åíèå òåêóùåãî óãëà íàêëîíà äèïîëÿ (ðèñ.19); (4) â ïðîòèâîâåñ ÿâíîé çàâèñèìîñòè ÷èñëà ñóááóðü îò âåëè÷èíû ñêà÷êîâ àñèììåòðè÷íîãî ïàðàìåòðà (ñêà÷êè íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà), ðàñïðåäåëåíèå îòíîñèòåëüíî ñêà÷êîâñèììåòðè÷íîãî ïàðàìåòðà (êîíöåíòðàöèè) îêàçûâàåòñÿ îäíîðîäíûì; (5) è íàêîíåö, ñîáûòèÿ ñ áîëüøèì AL èíäåêñîì ïðîèñõîäÿò ïðåèìóùåñòâåííî ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ Ψtot , à ïðèáîëüøèõ çíà÷åíèÿõ Ψtot ïðîèñõîäÿò ñîáûòèÿ ñ ìåíüøåé èíòåíñèâíîñòüþ, à áîëüøèíñòâî îòêëîíåíèé îò ýòîé òåíäåíöèè ñîîòâåòñòâóþò ïåðèîäàì âûñîêîñêîðîñòíûõ ïîòîêîâ ñîëíå÷íîãîâåòðà (äëÿ êîòîðûõ, êàê îæèäàåòñÿ, ìåõàíèêà ðàçâèòèÿ ñóááóðè äîëæíà îòëè÷àòüñÿ).
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû äåëàþò î÷åâèäíûì âëèÿíèå àñèììåòðèè íà ìàãíèòîñôåðíóþ äèíàìèêóè ïðèâîäÿò ê íåîáõîäèìîñòè ïîñòðîåíèÿ íåêîé òåîðåòè÷åñêîé ìîäåëè äëÿ èçãèáíûõ òîêîâûõ13ñëî¼â, òàê êàê èñïîëüçîâàíèå ñóùåñòâóþùèõ ýìïèðè÷åñêèõ ìîäåëåé (ñì.
[Tsyganenko. 1995,1996, 2013]) íå âñåãäà âîçìîæíî è/èëè óäîáíî ïðè ðåøåíèè òåîðåòè÷åñêèõ çàäà÷ è ÷èñëåííîììîäåëèðîâàíèè äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. ÷åòâåðòîé ãëàâå äàííîé äèññåðòàöèè íà îñíîâå ñóùåñòâóþùèõ ðåøåíèé óðàâíåíèÿ Âëàñîâà äëÿ ñëó÷àÿ ñèììåòðè÷íîãî òîêîâîãî ñëîÿ (ðåøåíèÿ Êàíà è Ìàíàíêîâîé) áûëè ïîëó÷åíûíîâûå àñèììåòðè÷íûå ðåøåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå îïèñûâàòü èçîãíóòûé òîêîâûé ñëîé, â êîòîðûõóðîâåíü àñèììåòðèè îïðåäåëÿåòñÿ ïîñðåäñòâîì äâóõ óïðàâëÿþùèõ ïàðàìåòðîâ, óãëà íàêëîíà äèïîëÿ ( φ2 ) è ñìåùåíèÿ òîêîâîãî ñëîÿ (a).
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî äàííîå ðåøåíèå ÿâëÿåòñÿäâóìåðíûì â ïëîñêîñòè XZ, îíî ïîçâîëÿåò îïèñûâàòü êà÷åñòâåííî ìíîãèå õàðàêòåðèñòèêè èçîãíóòîãî òîêîâîãî ñëîÿ (âñå ñòàòèñòè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ â ãëàâå òðè êàñàëèñü âàðèàöèé ïàðàìåòðîâ â äàííîé ïëîñêîñòè), à êîëè÷åñòâåííîãî ñîãëàñèÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìèäàííûìè ìîæíî äîáèòüñÿ, âàðüèðóÿ óïðàâëÿþùèå ïàðàìåòðû ìîäåëè. Íàïðèìåð, ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ îáú¼ìà ñèëîâîé òðóáêè, ïðîâåä¼ííûå â ðàçäåëå 5.5, õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñïðåäñêàçàíèÿìè ýìïèðè÷åñêîé ìîäåëè Öûãàíåíêî T96. ïÿòîé ãëàâå ìû ðàññìîòðåëè âîçìîæíûå ïðèëîæåíèÿ ïîëó÷åííûõ àñèììåòðè÷íûõ ðåøåíèé.
 ðàçäåëå 6.1, ñ èñïîëüçîâàíèåì ïîëó÷åííîãî îáîáùåíèÿ ìîäåëè Êàíà íà íåñèììåòðè÷íûé ñëó÷àé, áûëà ðåøåíà çàäà÷à î ôëýïïèíã êîëåáàíèÿõ òîíêîé ïëàçìåííîé òðóáêè âèçîãíóòîì òîêîâîì ñëîå õâîñòà. Õàðàêòåð âîçìóùåíèÿ è ïåðèîä êîëåáàíèé çàâèñÿò îò ôîðìû ïðîôèëÿ ïîëíîãî äàâëåíèÿ ïîïåð¼ê ñëîÿ: â ñëó÷àå, åñëè ïðîôèëü ñîäåðæèò ìàêñèìóìx·( ∂B∂z∂Bz∂xx> 0) âîçíèêàåò íåóñòîé÷èâîñòü, åñëè ïðîôèëü ñîäåðæèò ìèíèìóì ( ∂B·∂z∂Bz∂x< 0) êîëåáàíèÿ.
Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ñ ðîñòîì àñèììåòðèè ãëóáèíà ìèíèìóìà ïîëíîãî äàâëåíèÿóìåíüøàåòñÿ, à ñàì ìèíèìóì ñòàíîâèòñÿ íåñèììåòðè÷íûì è ñîîòâåòñòâåííî ðàñòåò ïåðèîäêîëåáàíèé (óìåíüøàåòñÿ ÷àñòîòà äâîéíîãî ãðàäèåíòà), à ñàìè êîëåáàíèÿ ñòàíîâÿòñÿ íåëèíåéíûìè.
 ïðåäåëüíîì ñëó÷àå ñèëüíîé àñèììåòðèè ãëóáèíà ïîòåíöèàëüíîé ÿìû îáðàùàåòñÿ âíîëü, ïåðèîä êîëåáàíèé ñòðåìèòñÿ ê áåñêîíå÷íîñòè, è ìû îæèäàåì âîçíèêíîâåíèÿ íåóñòîé÷èâîñòè âìåñòî êîëåáàíèé. Òàêèì îáðàçîì, ñèììåòðèÿ êîíôèãóðàöèè ôàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþîïðåäåëÿåò õàðàêòåð ðàçâèòèÿ âîçíèêàþùèõ âîçìóùåíèé. ïîñëåäíåé ÷àñòè äèññåðòàöèè (6.2) ìû ïðåäñòàâèëè êâàçèäèíàìè÷åñêîå îáîáùåíèå ïîëó÷åííûõ ðåøåíèé äëÿ èçîãíóòîãî òîêîâîãî ñëîÿ, è ðàññìîòðåëè ïîâåäåíèå èíäóöèðîâàííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïðè ìåäëåííûõ èçìåíåíèÿõ óãëà φ, ñîîòâåòñòâóþùèõ âàðèàöèÿìçåìíîãî äèïîëÿ, è ïðè áûñòðûõ åãî èçìåíåíèÿõ, ñîîòâåòñòâóþùèõ áûñòðûì âàðèàöèÿì íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà. Áûëî ïîëó÷åíî, ÷òî âåëè÷èíà óãëà íàêëîíà çåìíîãî äèïîëÿîïðåäåëÿåò âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå öåíòðà òîêîâîãî ñëîÿ (ëèíèè ìàêñèìóìà òîêà) è ëèíèèíóëÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, è ïîäõîäÿùèé ôîí äëÿ ðåàëèçàöèè ýôôåêòà äîñòèãàåòñÿ ïðè14áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ óãëà íàêëîíà äèïîëÿ (áîëåå 20◦ ïðè ñëàáî âûòÿíóòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ â ñïîêîéíûõ óñëîâèÿõ, è áîëåå 10◦ ïðè íàèáîëåå âûòÿíóòûõ ñèëîâûõ ëèíèÿõ â ñèëüíîâîçìóù¼ííûõ óñëîâèÿõ).
Èíäóöèðîâàííîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå äîñòàòî÷íîé âåëè÷èíû ìîæåòáûòü ïîëó÷åíî çà ñ÷¼ò áûñòðûõ (è ñðàâíèòåëüíî ìàëûõ) âàðèàöèé ïàðàìåòðà φ, ñîîòâåòñòâóþùèõ âàðèàöèÿì íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà.  óñëîâèÿõ, êîãäà íàêëîí äèïîëÿ ðàâåí 30o ,à íàïðàâëåíèå ñîëíå÷íîãî âåòðà ìåíÿåòñÿ íà 4o çà äåñÿòü ìèíóò, ìîäåëü ïðåäñêàçûâàåò óòîí÷åíèå òîêîâîãî ñëîÿ (íà ðàññòîÿíèè -X∼ 10 Re ) âäâîå çà âðåìÿ 2.5-10 ìèí â çàâèñèìîñòè îòâûòÿíóòîñòè ñèëîâûõ ëèíèé, ÷òî ñîçäà¼ò â ñëîå óñëîâèÿ, áëàãîïðèÿòíûå äëÿ âîçíèêíîâåíèÿïåðåñîåäèíåíèÿ. çàêëþ÷åíèå ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ïîñòàâëåííûå çàäà÷è â äàííîé äèññåðòàöèè â öåëîìáûëè ðåøåíû.  ñòàòèñòè÷åñêîì èññëåäîâàíèè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî, âî-ïåðâûõ ñ óâåëè÷åíèåìýôôåêòèâíîãî óãëà íàêëîíà äèïîëÿ èíòåíñèâíîñòü ñóááóðü óìåíüøàåòñÿ, à èõ êîëè÷åñòâî,íàïðîòèâ, âîçðàñòàåò; âî-âòîðûõ, àñèììåòðè÷íûé ôàêòîð (ñêà÷êè íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãîâåòðà) îêàçûâàåòñÿ áîëåå ýôôåêòèâíûì â ñðûâå ñóááóðü, ÷åì ñèììåòðè÷íûé (ñêà÷êè êîíöåíòðàöèè ñîëíå÷íîãî âåòðà).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
