Диссертация (1150622), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Òàêæå áûë ïîëó÷åí, èññëåäîâàí è óñïåøíî àïðîáèðîâàí àëãîðèòì ðàçäåëåíèÿ ìîä ñ ïîìîùüþ àíàëèçà ïåðèîäîãðàìì ïî äàííûì îäíîãî ñïóòíèêà.Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî àëãîðèòì ðàáîòàåò â ëó÷øåé ñòåïåíè ïðè àíàëèçå ïåðèîäîãðàìì âåêòîðà ñêîðîñòè, â òî âðåìÿ êàê ïåðèîäîãðàììû âåêòîðà ìàãíèòíîãî ïîëÿ îêàçûâàþòñÿ ìåíååóñòîé÷èâû ê âëèÿíèþ øóìà.  äîïîëíåíèå, íà îñíîâàíèè ìîäåëè äâîéíîãî ãðàäèåíòà áûëïðåäëîæåí âîçìîæíûé ñöåíàðèé ðàçâèòèÿ ôëýïïèíã êîëåáàíèé èç ìàëûõ ôëóêòóàöèé â òîêîâîì ñëîå çà ñ÷¼ò êðàòêèõ ïåðèîäîâ ñóùåñòâîâàíèÿ îáðàòíîãî ãðàäèåíòà (ìèíèìóìà Bzêîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà êîíå÷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 íàïðàâëåíèåì ñîëíå÷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 îòíîñèòåëüíîñêà÷êîâ ñèììåòðè÷íîãî ïàðàìåòðà (êîíöåíòðàöèè) îêàçûâàåòñÿ îäíîðîäíûì; (5) è íàêîíåö,ñîáûòèÿ ñ áîëüøèì AL èíäåêñîì ïðîèñõîäÿò ïðåèìóùåñòâåííî ïðè ìàëûõ çíà÷åíèÿõ Ψtot ,à ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ Ψtot ïðîèñõîäÿò ñîáûòèÿ ñ ìåíüøåé èíòåíñèâíîñòüþ (ðèñ.
21), àáîëüøèíñòâî îòêëîíåíèé îò ýòîé òåíäåíöèè ñîîòâåòñòâóþò ïåðèîäàì âûñîêîñêîðîñòíûõ ïîòîêîâ ñîëíå÷íîãî âåòðà (äëÿ êîòîðûõ, êàê îæèäàåòñÿ, ìåõàíèêà ðàçâèòèÿ ñóááóðè äîëæíà92îòëè÷àòüñÿ). Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû äåëàþò î÷åâèäíûì âëèÿíèå àñèììåòðèè íà ìàãíèòîñôåðíóþ äèíàìèêó è ïðèâîäÿò ê íåîáõîäèìîñòè ïîñòðîåíèÿ íåêîé òåîðåòè÷åñêîé ìîäåëè äëÿèçãèáíûõ òîêîâûõ ñëî¼â, òàê êàê èñïîëüçîâàíèå ñóùåñòâóþùèõ ýìïèðè÷åñêèõ ìîäåëåé (ñì.[Tsyganenko. 1995, 1996, 2013]) íå âñåãäà âîçìîæíî è/èëè óäîáíî ïðè ðåøåíèè òåîðåòè÷åñêèõçàäà÷ è ÷èñëåííîì ìîäåëèðîâàíèè 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 äèïîëÿ93îïðåäåëÿåò âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå öåíòðà òîêîâîãî ñëîÿ (ëèíèè ìàêñèìóìà òîêà) è ëèíèèíóëÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, è ïîäõîäÿùèé ôîí äëÿ ðåàëèçàöèè ýôôåêòà äîñòèãàåòñÿ ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ óãëà íàêëîíà äèïîëÿ ( φ2 > 20◦ äëÿ b < 10 ñïîêîéíûõ óñëîâèé, èφ2> 10◦äëÿ b ∼ 35 ñèëüíîâîçìóù¼ííûõ óñëîâèé).
Èíäóöèðîâàííîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå äîñòàòî÷íîé âåëè÷èíû ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî çà ñ÷¼ò áûñòðûõ (è ñðàâíèòåëüíî ìàëûõ) âàðèàöèéïàðàìåòðà φ, ñîîòâåòñòâóþùèõ âàðèàöèÿì íàïðàâëåíèÿ ñîëíå÷íîãî âåòðà.  óñëîâèÿõ, êîãäàíàêëîí 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 10 ìèíïðè b = 2.5, è çà 2.5 ìèíóòû ïðè b = 35, ÷òî ñîçäà¼ò â ñëîå óñëîâèÿ, áëàãîïðèÿòíûå äëÿâîçíèêíîâåíèÿ ïåðåñîåäèíåíèÿ. çàêëþ÷åíèå ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ïîñòàâëåííûå çàäà÷è â äàííîé äèññåðòàöèè áûëè óñïåøíî ðåøåíû, è, èñõîäÿ èç ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ, ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî íàðóøåíèÿñèììåòðèè êîíôèãóðàöèè ìàãíèòîñôåðû ÿâëÿþòñÿ îäíèì èç îïðåäåëÿþùèõ ôàêòîðîâ å¼äèíàìèêè.
Ðàçóìååòñÿ, â ðàìêàõ îäíîé äèññåðòàöèè íå ìîãóò áûòü ðàññìîòðåíû âñå àñïåêòûôóíäàìåíòàëüíîé ïðîáëåìû âëèÿíèÿ íàðóøåíèÿ àñèììåòðèè íà ìàãíèòîñôåðíóþ äèíàìèêó,íî âûâîäû, ñäåëàííûå èç äàííîé ðàáîòû îòêðûâàþò øèðîêîå ïîëå äëÿ äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé.94Ñïèñîê ëèòåðàòóðû1. Çåë¼íûé Ë.Ì., Ìèëîâàíîâ À.Â. Ôðàêòàëüíàÿ òîïîëîãèÿ è ñòðàííàÿ êèíåòèêà: îò òåîðèèïåðêîëÿöèè ê ïðîáëåìàì êîñìè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêè // ÓÔÍ. 2004. Ò. 174. Ñ. 809.2.
Çåë¼íûé Ë. Ì., Õ. Â. Ìàëîâà, À. Â. Àðòåìüåâ, Â. Þ. Ïîïîâ, À. À. Ïåòðóêîâè÷ Òîíêèå òîêîâûå ñëîè â áåññòîëêíîâèòåëüíîé ïëàçìå: ðàâíîâåñíàÿ ñòðóêòóðà, ïëàçìåííûåíåóñòîé÷èâîñòè è óñêîðåíèå ÷àñòèö // Ôèçèêà ïëàçìû. 2011, òîì 37, 2, ñ. 1371823.
Ìàëîâà Õ.Â., Çåë¼íûé Ë.Ì., Ìèíãàë¼â Î.Â., Â.Þ. Ïîïîâ, À.Â. Àðòåìüåâ, and À.À.Ïåòðóêîâè÷. Òîêîâûé ñëîé â áåññòîëêíîâèòåëüíîé íåìàêñâåëëîâñêîé ïëàçìå: ñàìîñîãëàñîâàííàÿ òåîðèÿ, ìîäåëèðîâàíèå è ñðàâíåíèå ñî ñïóòíèêîâûìè ýêñïåðèìåíòàìè //Ôèçèêà ïëàçìû, 36(10):897915, 20104. Ñåìåíîâ Â.
Ñ., Àèíîâ Ì.À., Êóáûøêèíà Ä.È., Àñèììåòðè÷íûå ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿÃðýäà-Øàôðàíîâà // Âîïðîñû ãåîôèçèêè, âûï. 46, 2013, ñ.137-1535. Ñîðìàêîâ Ä.À., Èññëåäîâàíèå äèíàìèêè òîêîâîãî ñëîÿ õâîñòà ìàãíèòîñôåðû // äèññåðòàöèÿ íà ñîèñêàíèå ó÷¼íîé ñòåïåíè êàíäèäàòà ôèç.-ìàò. íàóê, ÑÏáÃÓ, 20106. Òâåðñêîé Á. À. Òåîðèÿ äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â îêîëîçåìíîé ïëàçìå // Òð. êîíô.Ïðîáëåìû òåîðèè ïëàçìû, 1923 îêòÿáðÿ 1972, Êèåâ / ïîä ðåä.
À. Ã. Ñèòåíêî. 1972.Ñ. 396403.7. Ôàäååâ Â.Ì., Êâàðöõàâà È.Ô., Êîìàðîâ Í.Í. Ñàìîôîêóñèðîâêà ëîêàëüíûõ ïëàçìåííûõòîêîâ // ßäåðíûé ñèíòåç. 1965. Ò.5.Ñ.2028. Angelopoulos V. et al., First Results from the THEMIS Mission // Space Sci. Rev., 141,453 − 476, (2008) doi:10.1007/s11214 − 008 − 9378 − 49. Artemyev, A.V., A model of one-dimensional current sheet with parallel currents and normalcomponent of magnetic eld // PHYSICS OF PLASMAS, 18, 022104, (2011) doi: 10.1063/1.355214110.
Artemiev and Zimovets, Stability of Current Sheets in the Solar Corona // Solar Phys.,277(283A), 1 − 16, (2012) doi:10.1007/s11207 − 011 − 9908 − 111. Bird M.K., Beard D.B. The self-consistent geomagnetic tail under static conditions //Planetary a.
Space Sci. 1972. V. 20. P. 2057.9512. Birn J., Sommer R., Schindler K. Open and closed magnetopheric tail congurations andtheir stability // Astrophys. Space Sci. 1975. V. 35. P. 389.13. Burkhart, G. R., J. F. Drake, P. B. Dusenbery, and T. W. Speiser A particle model formagnetotail neutral sheet equilibria // J. Geophys. Res., 1992, 97, 13,799.14. Brittnacher, M., and E. C. Whipple Extension of the Harris magnetic eld model to obtainexact, two-dimensional, self-consistent X point structures // J. Geophys. Res., 2002, 107(A2),1022, doi:10.1029/2001JA000216.15. Case, N.A.
and J.A. Wild, A statistical comparison of solar wind propagation delays derivedfrom multispacecraft techniques // J. GEOPHYS. RES., VOL. 117, A02101, (2012) doi:10.1029/ 2011JA01694616. Cargill, P. G., J. Chen, and J. B. Holland One-dimensional hybrid simulations of currentsheets in the quiet magnetotail // Geophys. Res. Lett., 1994, 21, 2251.17. Daughton W. Kinetic theory of the drift kink instability in a current sheet // J.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
