186 / 320
184
магнитогидродинамических волн в приземных плазменных слоях
[
Wild
et.al., 2005
]. Предпринятые в настоящей работе исследования МГД-
явлений в магнитосфере Земли направлены на выяснение природы и
структуры резких колебаний плотности плазмы, регистрируемых
в околоземной плазме [
Song
et.al., 2005
].
Эволюция МГД-возмущений в магнитосфере Земли, образующихся
после задания магнитного возмущения, сравнимого с величиной
геомагнитного поля, изучалась с помощью созданной нами и упомянутой
выше программы. В качестве начального бралось поперечное возмущение
магнитного поля (Bx) в плоскости, соответствующей поляризации
альвеновской волны, с характерным масштабом 10
9
см и амплитудой
500 нТл. Столь значительные возмущения магнитного поля редко
возникают в магнитосфере [
Rosenqvist et. al., 2005
], тем не менее они
нуждаются в изучении. Волновые вектора волн, образующихся
в результате эволюции, направлены вдоль оси Z для одномерного случая и
лежат в плоскости YZ для двумерного, ось Z составляла угол 60
°
с силовой
линией геомагнитного поля. Проведенные вычислительные эксперименты
позволили увидеть три вида явлений в области между отражающими
стенками: распад начального магнитного заданного возмущения на МГД-
волны, отражение волн от стенок и их дальнейшее взаимодействие. Ниже
представлены результаты моделирования этих явлений.
1. Полученный в одномерном приближении рисунок 6.19
демонстрирует
распад
начального
магнитного
возмущения
на альвеновские, быстрые (БМЗ) и медленные магнитозвуковые (ММЗ)
волны. Отличие скоростей волн вдоль рассматриваемого направления
(ось Z), не совпадающего с силовой линией, позволяет их раздельное
изучение. Учет тепловых процессов в МГД-уравнениях приводит
к образованию на месте начального возмущения статической
неоднородности с повышенной температурой и пониженной плотностью,
т.е. энтропийной волны. Этот эффект отмечался и в работе
[
Беллюстин и др., 2003
]. Тепловые процессы сказываются на форме ММЗ
волны, образовавшейся во время распада заданного уединенного
возмущения. Они ограничивают увеличение амплитуды возмущений
плотности за счет расплывания (дисперсии), связанного с дополнительным
здесь нагревом (увеличением скорости звука) плазмы. Кроме того,
возникающий неравномерный нагрев плазмы ведет к образованию
внутренней структуры ММЗ в виде подогретого центрального провала
плотности и двух импульсов относительно холодной плазмы. Это явление
может быть объяснено разной скоростью звука в пределах возмущения и,
следовательно, различной скоростью истечения плазмы из более нагретых