Хвильові процеси в околі ударних хвиль у космічній плазмі: спостереження на супутниках CLUSTER, моделювання та інтерпретація - Автореферат

Київський національний університет імені Тараса ШевченкаАвтореферат дисертації на здобуття ступеня кандидата фізико-математичних наук Робота виконана на кафедрі фізичної електроніки радіофізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка та в Лабораторії фізики та хімії довкілля Національного центру наукових досліджень та Орлеанського університету (м. Наукові керівники: доктор фізико-математичних наук, професор Київський національний університет імені Тараса Шевченка, декан радіофізичного факультету доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Захист відбудеться 22 червня 2009 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.001.31 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: вул.Ударні хвилі у космосі та хвильові процеси в їхньому околі безперервно вивчаються з моменту теоретичного передбачення існування ударних хвиль без зіткнень [1*] та їх експериментального виявлення в космічному просторі (ударні хвилі Землі та планет, міжпланетні ударні хвилі) [2*]. Спостереження супутникових проектів ISEE 1-2 виявили велику кількість особливостей хвильових процесів навколо ударної хвилі Землі та ударних хвиль у сонячному вітрі [3*]. На даний момент ведуться дослідження проблем порушення адіабатичності електронної компоненти космічної плазми, механізму прискорення частинок ударною хвилею, хвилястості та зморшкуватості її фронту та інші [7*]. Залежність амплітуди цих хвиль від часу має дещо нерегулярний характер, що прийнято пояснювати присутністю неоднорідностей концентрації плазми на шляху поширення хвилі. Для пояснення статистичних властивостей логарифму інтенсивності ленгмюрівських хвиль у форшоці Землі було розроблено теорію стохастичного зростання [9*], яка базується на припущенні про велику кількість областей з додатним інкрементом, крізь які проходить хвиля.Даний розділ завершується висновками, у яких обґрунтовується необхідність подальшого дослідження хвильових процесів у околі ударних хвиль у космосі, зокрема статистичних властивостей ленгмюрівських хвиль у електронному форшоці перед ударною хвилею Землі, нестаціонарності фронту ударної хвилі Землі та хвильових процесів біля фронтів міжпланетних ударних хвиль. Також проводиться статистичне дослідження декількох подій спостереження ленгмюрівських хвиль у електроному форшоці Землі на основі експериментальних даних, виміряних приладом WHISPER супутників CLUSTER. Для цього використовувалося припущення, що кожна хвиля проходить велику кількість неоднорідностей (~ 10 за типових умов електронного форшоку), які можуть спричиняти наростання/згасання амплітуди хвиль, та ці неоднорідності можна вважати випадковими як за місцезнаходженням так і за амплітудою [9*]. Отже, якщо за типових умов електронного форшоку Землі розподіли дійсно нормальні, то попередня оцінка (~ 10) кількості макроскопічних неоднорідностей, що можуть впливати на інкремент/декремент хвилі, зроблена неправильно, а якщо вона відповідає дійсності, то розподіл густини імовірності логарифму інтенсивності хвиль у форшоку Землі описується не нормальним, а якимось іншим розподілом. Для ленгмюрівських хвиль у електронному форшоці Землі та сонячному вітрі, користуючись експериментальними даними отриманими приладами WBD та WHISPER супутників CLUSTER було проведено апроксимацію розподілів густини імовірності логарифму інтенсивності хвиль методом максимальної правдоподібності, тобто шляхом мінімізації ?2-похибки.Вимірювання показали зростання концентрації релятивістських електронів (з енергіями до 300 КЕВ) в околі фронту хвилі [13*]. Це випромінювання могло бути авроральним кілометровим випромінюванням, але його підвищена інтенсивність в околі ударної хвилі дозволяє припустити, що деякий внесок до загальної інтенсивності може робити перехідне випромінювання релятивістських електронів на фронті [13*]. Для перевірки даного припущення було розроблено теоретичну модель релятивістського електрона, що дрейфує через область стрибка концентрації у хвилі. Таким чином розглядалася модель, у якій електрон обертається навколо нерухомого центру в області неоднорідності протягом типового часу дрейфу електрона через фронт. Для розвязку хвильового рівняння густину струму електрона, що обертається, було розкладено по плоских хвилях.Показано, що за типових умов електронного форшоку Землі кількість ефективних областей, у яких ленгмюрівська хвиля підсилюється, є недостатньою для досягнення нормального розподілу логарифму інтенсивності ленгмюрівських хвиль, тому відповідні розподіли краще апроксимуються розподілом Пірсона IV типу або ?-розподілом. Показано існування прихованої періодичності інтенсивності ленгмюрівських та зсунутих за частотою хвиль на межі електронного форшоку у діапазоні частот 0.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ