Свидетельства существования «скрытого» крупномасштабного электрического поля Ех в тонких токовых слоях.

Содержание

Слайд 2

Тонкий токовый слой

Пересечение ТТС: показано, что сумма токов ионов и электронов относительно

Тонкий токовый слой Пересечение ТТС: показано, что сумма токов ионов и электронов
хорошо соотносятся с током rotB

Функция распределения протонов состоит из двух частей: холодное ядро и горячие ассиметриченые фланги.

Профиль плотности тока соответствует профилю из модели ТТС

Слайд 3

Соотношение между ионными и электронными токами

Runov et al. 2006

Artemyev et al. 2009

Israelevich

Соотношение между ионными и электронными токами Runov et al. 2006 Artemyev et
et al. 2008

Основной ток в ТТС переносят электроны!

Плохая корреляция тока rotB с током ионов!

jp

je

jp+je

Слайд 4

Статистика из 60 пересечений ТТС

4π/c(je+ji)~rotB

je>>ji

Asano et al. 2005, Runov et al. 2006,

Статистика из 60 пересечений ТТС 4π/c(je+ji)~rotB je>>ji Asano et al. 2005, Runov
Israelevich et al. 2008, Artemyev et al. 2009

Данный результат противоречит основным теоретическим моделям:

Ti>>Te

ρi>>ρe

ji>>je

?

Слайд 5

Составляющие электронного тока

Диамагнитный дрейф:

Дрейф кривизны + ток намагничивания + ток за

Составляющие электронного тока Диамагнитный дрейф: Дрейф кривизны + ток намагничивания + ток
счёт неоднородности магнитного поля:

ExB дрейф:

Плотность тока в горизонтальных ТС: 4πjy/c=∂Bl/∂z

Средние значения потоковой скорости электроннов

Слайд 6

Оценка роли диамагнитного дрейфа и дрейфа кривизны

Диамагнитный дрейф вместе с дрейфом кривизны

Оценка роли диамагнитного дрейфа и дрейфа кривизны Диамагнитный дрейф вместе с дрейфом
могут обеспечить только половину наблюдаемой потоковой скорости электронов

VDM, ~20 km/s

VC, ~20 km/s

Более чем в 75% ТС анизотропия электронов порядка 25%!

Слайд 7

Дрейф ExB и геометрия токового слоя

После вычитания дрейфа кривизны и диамагнитного дрейфа

Дрейф ExB и геометрия токового слоя После вычитания дрейфа кривизны и диамагнитного
из потоковой скорости электронов остается величина порядка -40 км/с, которую можно объяснить только дрейфом ExB!

Ez и Bx обращаются в ноль в центре ТС: дрейфа EzBx~0

Для описания остаточного дрейфа электронов необходимо Ex > 0

Величина Ex порядка 0.15 мВ/м

VExB=Vye-VDM-VC

=-40 km/s

Слайд 8

Лабораторный эксперимент

Laboratory evidence of Earthward electric field in the
magnetotail current sheet.
S. Minami,

Лабораторный эксперимент Laboratory evidence of Earthward electric field in the magnetotail current
A.I. Podgorny and I.M. Podgorny
GRL, 1993

Ex направлено
к Земле

Слайд 9

Влияние Ex на функцию распределения протонов

У большинства распределений присутствует сдвиг ядра (ε<

Влияние Ex на функцию распределения протонов У большинства распределений присутствует сдвиг ядра
1kev) в область отрицательных скоростей

Ex=0

Ex>0

Сдвиг ядра распределения указывает на наличие Ex=0.1mV/m

-cEx/Bz

Слайд 10

Модель поля Ex в токовом слое

Модель поля Ex в токовом слое

Слайд 11

MHD isotropic CS model: ExB drift

Absence of parallel electric field

Field line

MHD isotropic CS model: ExB drift Absence of parallel electric field Field
is also level line of Ay

Dependence φ(Ay) can be assumed by such way that vD will have needed signature (see Birn and Schindler 2002, Yoon and Lui 2004).

Function φ(Ay) in such models should be set but not obtained from considering some physical mechanism!

Слайд 12

Анизотропный тонкий токовый слой: 1D

x

z

EII

E⊥

α

dφ/ds =F(s)

Δs≈Δr⊥/tan(α)

Δr⊥

φ1

φ2

φ2=φ1+F(s)Δs

E⊥=-(φ2-φ1)/Δr⊥
E⊥=-F(s)Δs /Δr⊥
E⊥=-F(s)/tan(α)

Ez=EIIsin(α)+E⊥cos(α)
Ex=-EIIcos(α)+E⊥sin(α)

EII=-F(s)

Ez=-F(s)/sin(α)
Ex=0

and

EZ

Анизотропный тонкий токовый слой: 1D x z EII E⊥ α dφ/ds =F(s)

Слайд 13

Анизотропный тонкий токовый слой: 2D

∂Bz/∂x>0

z

x

a

b

φa0

φb0

φa

φb

Δz

Анизотропный тонкий токовый слой: 2D ∂Bz/∂x>0 z x a b φa0 φb0 φa φb Δz

Слайд 14

Перепад потенциала через слой

Степень анизотропии электронов

Zelenyi et al. 2004

Перепад потенциала через слой

Перепад потенциала через слой Степень анизотропии электронов Zelenyi et al. 2004 Перепад
Δϕ~0.5Te/e

При Te=1keV и Lx=10RE

Слайд 15

Двойная структура распределения протонов и поле Ex

Если асимметрия флангов связана с движением

Двойная структура распределения протонов и поле Ex Если асимметрия флангов связана с
ионов по спайсеровским орбитам

При np/nwing~5 и Ti/Te~3-6 наблюдаемый ток ионов ji оказывается намного меньше тока j0i

Слайд 16

Asano, Mukai et al. 2003

Profiles of the curlometer current m-component (black) and

Asano, Mukai et al. 2003 Profiles of the curlometer current m-component (black)
the corresponding proton current jp~NpVpy at Cluster 1 (red) and 4
(blue) versus Bx/BL.

Runov et al. 2006

Имя файла: Свидетельства-существования-«скрытого»-крупномасштабного-электрического-поля-Ех-в-тонких-токовых-слоях..pptx
Количество просмотров: 103
Количество скачиваний: 0