Введение к работе
Актуальность проблемы
Изучение плазменных процессов занимаетзначительпое место в комплексном исследовании, комет с помощью космических аппаратов. До полетов космических аппаратов к кометам Джа-кобини-Зиннера и Галлея в 1985 и 1986 годах фактические сведения о характере взаимодействия солнечного ветра с кометами касались только крупномасштабных структур в голоае и хвосте кометы и получались только из наземных наблюдений. . Теоретические модели взаимодействия солнечного ветра с кометами главным образом основывались на изучении результатов исследований взаимодействия солнечного ветра с планетами и численном моделировании.
В настоящее время типы взаимодействия солпечного ветра с телами Солнечной системы можно разделить на три группы: взаимодействие с планетами, имеющими собственное сильное магнитное поле, как, например, с Землей; непосредственное взаимодействие с поверхностью объекта, как, например, с Лупой; и взаимодействие со слабо магнитными телами, имеющими развитые ионосферы и атмосферы, как у Веперы и комет.
Прямые космические измерения показали, что при взаимодействии плазмы солнечного негра с магнитным полем планеты образуется полость, в которую почти не проникает солнечный ветер. Область возмущенного солнечного ветра отделяется от магнитного поля планеты границей, называемой магнитопаузой. В случае Земной магнитосферы магнитопауза находится приблизительно на расстоянии 60 - 90 тыс.км. от планеты. На ночной стороне планеты силовые линии магнитного поля вытягиваются солнечным ветром вдоль по потоку и образуют так называемый магнитосферный хвост. Перед магнитопаузой в потоке сверхзвукового солнечного ветра образуется так называемая головная ударная волна. При прохождении через ударную волну плазма солнечного ветра термализуется, а магнитное поле увеличивается. За ударным фронтом располагается турбулентная пере-
ходная область.
Совсем по-другому происходит взаимодействие плазмы солнечного ветра с объектами без внутреннего магнитного поля и развитой ионосферы. По экспериментальным данным было установлено, что в этом случае головная ударная волна не образуется, а на кочной стороне образуется полость, свободная от плазмы, причем величина магнитного поля в полости превышает нивозмущенное межпланетное значение.
Иначе, взаимодействует солнечного ветер и с телами, имеющими развитые ионосферу и атмосферу, но не обладающими достаточно сильным магнитным полем. К. такому типу объектов относятся, в чаехпести, Венера и кометы. Процесс обтекания солнечного ветра таких объектов имеет ряд особенностей. Нейтральная компонента атмосферы, проникая далеко d солнечный ветер, в результате частичной ионизации из-за фотоионизации и перезарядки "нагружает" солнечный ветер, меняя его термодинамические свойства, и приводит к возникновению интенсивной МГД-турбулентности. Кроме того, достаточно плотная ионосфера оказывается у таких объектов тем пряпстствием, которое тормозит солнечный ветер, приводя к образованию области усиления магнитного поля и возникновению "магнитного барьера" .
Однако взаимодействие солнечного ветра с кометами имеет еще ряд- особенностей по сравнению с взаимодействием с планетами. Дело в том, что вследствие очень малого гравитационного поля нейтральный газ, испаряющийся с поверхности кометы, распространястся^на миллионы километров в пространство, прежде чем ионизовавшись под действием солнечного излучения или перезарядки, начинает взаимодействовать с солнечным ветром. Ион, образующийся в потоке солнечного Бетра, тут же подхватывается этим потоком, увеличивая его массу и тормозя его. Таким образом, взаимодействие солнечного иетра с кометой начинается на расстояниях несколько миллионов километров от ядра. Несмотря на то, что такое взаимодействие
не носит характера столкновения сверхзвукового потока газа с твердым препятствием, в потоке солнечного ветра образуется головная ударная волна.
Другой особенностью взаимодействия солнечного ветра с кометой является обволакивание кометпой ионосферы силовыми линиями межппланетного магнитного поля, предсказанное Аль-веном и являющееся следствием сильного торможения солнечного ветра по линии солнце - комета, в результате чего центральная часть вмороженных в солнечный ветер Магнитных силовых линий сильно отстает от своих концов, уходящих вдоль флангов в хвост кометы. Кроме того, развитие коллективных процессов в околокометной плазме еще более усложняет процесс взаимодействия солнечного ветра с кометами и приводит к возникновению необычных и интереснейших явлений, изучение которых представляется актуальной задачей.
Цель и задачи исследования.
Цель работы заключается в изучении плазменных волн у кометы Галлея, которые возбуждаются в результате развития коллективных процессов и различных неустойчивостей в плазме и позволяют с достатчной уверенностью идентифицировать механизм взаимодействия плазмы солнечного ветра с кометкой атмосферой на различных расстояниях от ядра. Представленная работа выполнена на основе данных, полученных анализатором плазменных волн низкой (АПВ-Н) частоты, установленным на борту космических аппаратов ВЕГА-1 и ВЕГА-2, в разработке которого автор принимал непосредственное участие. Кроме того, в работе проводится сравнительный анализ с данными анализатора плазменных волн высокой (АПВ-В) частоты и данными космического аппарата ICE.
Научная повизна работы, состоит в том, что на основе волновых данных впервые была проведена регистрация околокометной ударной волны и исследована ее крупномасштабная структура. Обнаружены различия в структуре ударной волпы во время регистрации на первом и втором КА ВЕГА, обусловленные
различной ориентацией межпланетного магнитного поля. Кроме того, впервые была исследована сложная структура внешней комы кометы, включая обнаружение структур, получивших название б современной литературе "мистических границ", происхождение которых обсуждается до сих пор. Также впервые совместно с другими плазменными'приборами зарегистрированы и исследованы структуры внутренней комы кометы - кометопа-уза, токовый слой, магнитный барьер и получены данные о возможном обнаружении явления критической ионизационной скорости, играющем важную роль в относительно быстрых крупномасштабных вариациях околокометной плазмы.
Личный вклад автора:
Автор принимал непосредственное участие в разработке, подготовке и проведении испытаний прибора для измерений плазменных волн низкой частоты (АПВ-Н), установленного на борту космических аппаратов ВЕГА-1 и'ВЕГА-2, на основе данных которого проведена рассматриваемая работа. Автором были подготовлены алгоритмы и программы обработки данных прибора АПВ-Н и прведена тщательная обработка этих Данных, систематизация и физическая интерпретация полученных результатов.
Апробация работы: Результаты работ, которые вошли в диссертацию, докладывались на:
Международном симпозиуме " Исследования кометы Галлея" , Гейдельберг, Германия, 1986:
Международном симпозиуме по кометной физике, Брюссель, Бельгия, 1987;
Международной конференции по исследованию комет, Д(аго-мыс, Россия, 1987;
а также неоднократно на сессиях КОСПАР, научных конференциях и семинарах в ИКИ ГАН.
Публикации. По теме диссертации в советских и зарубежных изданиях опубликовано 12 работ.
Объем и структура диссертации: Диссертации состоит из Вве
дения, пяти глав и Заключения, содержит страниц текста,