Введение к работе
. I. Актуальность работы
Исследования плазмы и магнитных полей, проведенные на пролетном зонде "Маринер-Д" в 1972г., на автоматических межпланетных станциях, ставших спутниками Марса, "Марс-2, -3 и -5" в 1971-1974гг. и спускаемых аппаратах "Викинг-1 и -2" в 1976г. показали, что Марс по характеру обтекания потоком бесстолкновительной плазмы солнечного ветра занимает промежуточное положение между Землей, обладающей собственным сильным магнитным полем, и Вэнерой, у которой препятствие солнечному ветру формируэтся непосредственно на ионосфере планеты. Эта особенность, а также пространственные масштабы области взаимодействия Mapc-саляечный ветер, сравнимые с гирорадиусом ионов набегающего потока плазмы, ставят проблему - насколько специфичны процессы формирования и динамики характерных границ и структур в плазменной оболочке Марса в сравнении с другими планетами?
Как было показано в многочисленных экспериментах около. Земли и других планет солнечной системы, структура к динамика характерных границ и областей, возникающих при обтекании препятствия потоком бесстолкновительной плазяы, в значительной степени определяются коллективными взаимодействиями волн. и частиц. Летальное исследование процессов взаимодействия и их физическая интерпретация возможны на основе одновременно проводимых плазменных и волновых измерений. Отсутствие волновых измерений в предыдущих околомарсианских проектах не давало возможности однозначного решения поставленной проблемы. Поэтому стала актуальной задача, впервые реализованная в рамках проекта ФОБОС -провести детальное экспериментальное исследование флуктуации электрических и магнитных полей в плазменной оболочке Марса в широком диапазоне частот; выяснить их роль и значение в процессах формирования характерных границ и структур в области взаимодействия Марс-солнечный ветер.
В методическом плане при этом необходимо ЙЬОТО осуществить следующее:
а) цикл наземных испытаний и калибровок научной аппаратуры, предназначенной для волновых исследований;
б) обеспечение проведения волнового эксперимента в полете на
Сорту АМС "ФОБОС";
в) разработку программного обеспечения для интерпретации
данных волновых измерений совместно с данными плазменных и
магнитных экспериментов.
Цели и задачи работы
1. Исследование морфологии колебаний электрических и
магнитных полей ь характерных областях плазменной оболочки
Марса и на их границах.
2. Изучение пространственного распределения, поляризации и
механизмов генерации флуктуации электрического поля на
частотах, близких к электронноплазменной, в форшоке
околомарсианской ударной волны ОТО.
3. Изучение динамики и характерных особенностей
низкочастотных флуктуации электрического и магнитного полей
вблизи фронта сверхкритической квазиперпендикулярной
оксломарсиаиской ударной волны.
Научная новизна работы
Впервые проведены измерения и интерпретация колебаний электрического и магнитного полей в различных областях плазменного окружения Марса в широком диапазоне частот от ОД Гц до 250 кГц.
В области вверх по потоку от марсианской ударной волны обнаружены интенсивные колебания электрического поля на частотах, близких к электронноплазменной частоте С10-40кГц). Установлены их поляризация и пространственное распределение. Сравнительный анализ волновых и плазменных измерений показывает, что. механизм их возбуждения связан с кеустойчивостями, вызываемыми электронами, отраженными от фронта ударней волны и движущимися назад в області солнечного ветра.
В области фронта околомарсианской волны проведене исследование колебаний электрических и магнитных полей J диапазоне частот от 0,1 до 10 Гц. Данный диапазон, в шкал* характерных частот плазмы, находится в области частот; нижнегибридного резонанса (flLH S^u^'w^). Для случае; пересечения планетарной волны, классифицированных каї сверхкритические и кваэиперпендикулярнме УБ, исследован!
динамика колебаний в данном диапазоне частот. Установлен их электромагнитный характер; отношение наблюдаемых амплитуд колебаний электрического и магнитного полей позволяет интерпретировать иоду колебаний в области подножия ударной волны как вистлерную, механизм генерации которой связан с нелинейной эволюцией скачка магнитного поля.
В магнитном шлейфе Марса обнаружены интенсивные колебания электрического поля в диапазоне 0,1 Гц - 3 кГц. Как правило, эти колебания наблюдаются в Сили вблизи) области нейтрального слоя, где происходит обращение знака Вх-компоненты магнитного поля. Сопоставление с плазменными данными показывает, что наблюдения колебаний электрического поля коррелируют с появлением так называемых плазменных облаков, состоящих из холодной С1^ = ЗНООсм3 ; ТдЗ 3-НО з8) плазмы. Обнаружено также присутствие горячей электронной компоненты.
Научная и практическая значимость работы
Результаты проведених волновых измерений могут быть, использованы для построения и уточнения общей модели взаимодействия бесстолкновительного потока плазмы солнечного ветра с планетами, обладающими слабым собственным магнитным полем. В частности, исследования волновой активности исключительно важны для понимания процессов формирования характерных границ в плазменных оболочках планет этого класса.
Исследования околомарсианской ударной волны представляют самостоятельный интерес для физики бесстолкновительнкх сверхкритических квазиперпендикулярных ударных волн.
Личный вклад автора
Автор непосредственно участвовал в привязке волнового эксперимента ПВС к системам аппарата, калибровке аппаратуры и проведении всех видов испытаний как автономно, так я в составе АМС "ФОБОС". Автор является непосредственным разработчиком алгоритмов и программ обработки данных, Им проведены анализ и физическая интерпретация данных.
Апробация работы
Материалы, приведенные в работе, докладывались на:
конференции по первым результатам проекта "ФОБОС" и будущим марсианским проектам. Парик, Франция, 1989;
сессиях Европейского Геофизического общества, Висбаден, Германия, 1991; Эдинбург, Великобритания, 1992;
конференции CAGU Chapman conference) по сравнительному изучению планет Венеры и Марса, балатокфюрен, Венгрия, 1991;
Генеральной ассамблее IUGG, Вена,Австрия, 1992;
25-ом ESLAB симпозиуме по изучении солнечно-земных связей, Килларней, Ирландия, 1992;
2-ой Европейской конференции по бесстолкновительным ударным волнам, Париж, Франция, 1992.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 16 работ.
Объем работы
Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Она содержит 23 рисунка и 7 таблиц. Библиография включает 53 наименования.
