Тонкие токовые слои в космической плазме: двухмерная структура

Содержание

Слайд 2

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Plasma populations in Earth’s magnetotail

Основные источники плазмы: солнечный ветер, ионосфера,

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Plasma populations in Earth’s magnetotail Основные источники плазмы: солнечный ветер, ионосфера, магнитосферная конвекция
магнитосферная конвекция

Слайд 3

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

X

X

Force balance:
Isotropic pressure models (Kan, 1973)

Anisotropic pressure models
(Zelenyi

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 X X Force balance: Isotropic pressure models (Kan, 1973)
et al., 2000)

Z

Z

Баланс поперек слоя как в модели Харриса

Слайд 4

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

H+, e-

Энергия, обобщенный импульс и адиабатические интегралы движения
сохраняются во

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 H+, e- Энергия, обобщенный импульс и адиабатические интегралы движения
время движения частиц

Динамика ионов

Самосогласованная модель 2-х мерного токового слоя

Neistadt, 1986; Timofeev, 1978
Cary, Escande, Tennyson, 1986

Слайд 5

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Функции распределения пролетных и захваченных частиц

где

Пролетные ионы

Квазизахваченные и
захваченные ионы

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Функции распределения пролетных и захваченных частиц где Пролетные ионы Квазизахваченные и захваченные ионы

Слайд 6

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

2D модель ионного токового слоя

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 2D модель ионного токового слоя

Слайд 7

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Anisotropic electron pressure in TCS: calculation of electron currents

1/Rcurv

Rcurv

e-

Jy

Rcurv is

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Anisotropic electron pressure in TCS: calculation of electron currents
minimum

Curvature electron drift

Слайд 8

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Уравнения Грэда-Шафранова для двумерного ТС (ур-я для ионов)

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Уравнения Грэда-Шафранова для двумерного ТС (ур-я для ионов)

Слайд 9

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Квазизахваченные ионы

Электроны

Спейсеровские ионы

Квазизахваченные ионы

Двухмерное распределение парциальных плотностей тока

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Квазизахваченные ионы Электроны Спейсеровские ионы Квазизахваченные ионы Двухмерное распределение парциальных плотностей тока

Слайд 10

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Распределение плотности тока и плазмы в двухмерном ТС

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Распределение плотности тока и плазмы в двухмерном ТС

Слайд 11

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Распределение парциальных плотностей тока в системе

Пролетные ионы

Квазизахваченные ионы

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Распределение парциальных плотностей тока в системе Пролетные ионы Квазизахваченные ионы

Слайд 12

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Структура двухмерного токового слоя
при разных плотностях
захваченных и квазизахваченных

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Структура двухмерного токового слоя при разных плотностях захваченных и квазизахваченных частиц
частиц

Слайд 13

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Распределение N(x,z), φ(x,z), Ez(x,z)

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Распределение N(x,z), φ(x,z), Ez(x,z)

Слайд 14

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Распределение нормального поля Bz в 2D ТС

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Распределение нормального поля Bz в 2D ТС

Слайд 15

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Вклад популяций частиц плазмы в распределение магнитного поля в ТС

Квазизахваченные

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Вклад популяций частиц плазмы в распределение магнитного поля в ТС Квазизахваченные ионы Электроны
ионы

Электроны

Слайд 16

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012

Выводы

Показано, что неоднородное распределение плотности тока в тонком токовом слое

ОФН-15, ИКИ РАН,02.2012 Выводы Показано, что неоднородное распределение плотности тока в тонком
в продольном направлении обусловлено влиянием квазизахваченных ионов и электронов, в то время как основные носители тока – пролетные спейсеровские частицы.
Плотность квазизахваченных частиц выше в области больших значений Bz, благодаря чему вблизи Земли может формироваться расщепленный ТС с 2 максимумами плотности тока.
В области меньших Bz профиль Jy имеет колоколообразную форму и поддерживается, главным образом, токами пролетных ионов и электронов.
Градиент электронных токов возрастает прочь от Земли, создавая самосогласованную отрицательную Bz компоненту, компенсирующую внешнее поле магнитного диполя.
Возможно, электронные токи в ТТС облегчают формирование Х-линии в хвосте м/сферы Земли.