Введение к работе
Актуальность работы
Исследования распространения МГД-волн в околоземной плазме ведутся на протяжении уже почти полувека. В этой области науки получен ряд важных результатов, но иногие вопросы все еще остаются без ответа. Один из них - какова глобальная структура низкочастотных гидромагнитных волн в земной магнитосфере. Актуальность этого вопроса обусловлена тем, что на глобальную структуру ИГД-волн оказывают влияние неоднородность фоновой плеэны, кривизна силовых линий геомагнитного поля, наличие групп высокоэнергичных час.нц и конечность давления плаэны. Таким образом, исследование структуры ІіГД-волн может дать информацию об этих свойствах магнитосферы, что может быть полезным для совершенствования методов ее диагностики.
Согласно последним данным, полученным со спутников, многие виды геомагнитных пульсаций, особенно волны с большими значениями азимутального волнового числа (т>>1>, часто наблюдаются в регионах магнитосферы с большим отношением плазненного давления к магнитному (параметр (} порядка единицы). Это дэлает особенно важным изучение структуры МГД-волн с щ>>1 в горячей неоднородной плазма. Как известно, существует три моды колебаний горячей плазмы в магнитном поле: альфвеновские волны, быстрый магнитный звук (ВИЗ) и медленный магнитный звук (НИЗ). В пределе больших азимутальных волнові < чисел ролью ПМЗ можно пренебречь. Кривизна силовых линий и наличие равновесного, электрического тока приводят к тону, что альфвеновские волны и ММЗв горячей магнитосфернсй плазме связаны между собой, структуре этих связанных колебаний било посвящено довольно большое количество теоретических работ. Однако характер математических приближений, принятый в этих исследованиях, был таков, что позволял исследовать только продольную (вдоль направления силовых линий) структуру этих связанных колебаний, в то время как их структура поперек магнитных оболочек оставалась неизвестной. В отличие от этих исследований, Данная диссертационная работа посвящена изучению глобальной пространственной структуры (в том числе структуры поперек магнитных оболочек) гидромагнитиых волн в аксиально-симметричной и трехмерно-неоднородной моделях магнитосферы. При этом рассматриваются произвольные значения Р,
учитываются продольная неоднородность и сжимаемость плазмы, кривизна силовых линий геомагнитного поля, а также взаимодействие гидромагнитных волн с высокоэнергичнымй частицами (бауне-дрейфовый резонанс).
Целью работы является теоретическое исследование распространения и структуры низкочастотных магиитогидродипамических волн в магнитосфере при учете конечного давления плазмы, наличия различных популяций частиц, кривизны силовых линий и трехмерной неоднородности околоземной плазмы.
Научная новизна работы
В диссертационной работе разработана теория распространения и структуры МГД-волн в неоднородной плазме, являющаяся новой не только в геофизических исследованиях, но и в физике плазмы. Кроме того, новизна работы обусловлена применением этой теории для изучения низкочастотных геомагнитных пульсаций в магнитосфере Земли.
Практическое значение работы
Практическая значимость работы заключается в подробном исследовании влияния неоднородности околоземной плазма на распространение в ней низкочастотных геомагнитных пульсаций. Таким образом, результаты диссертации представляют интерес как шаг на пути создания достоверной гидромагнитной диагностики ближнего космоса.
Поскольку физическая постановка задачи при изучении волновых процессов во внешних слоях солнечной атмосферы (особенно волнового нагрева хромосферы и короны) очень близка к постановке задачи при исследовании МГД-колебаний земной магнитосферы, результаты диссертационной работы, помимо геофизических приложений, могут быть использованы и в физике Солнца.
Апробация работы
Основные результаты работы были представлены автором на следующих научных мероприятиях:
30-я научная Ассамблея КОСПАР, июль 1994 г., Гамбург, Германия;
XX Генеральная Ассамблея Европейского геофизического общества (ЕГС), апрель 1994, Гренобль, Франция;
XXI Генеральная Ассамблея Международного Союза Геодезии и Геофизики, июль 1995 г., Боулдер, США;
XXI Генеральная Ассамблея ЕГС, май 1996 г., Гаага, Нидерланды;
XXII Генеральная Ассамблея ЕГС, апрель 1997 г., Вена, Австрия;
VIII научная ассамблея Международной ассоциации геомагнетизма и аэрономии, август 1997, Уппсала, Швеция.
семинары Института солнечно-земной физики СО РАН, Объединенного института физики Земли РАН, Института космических исследований РАН, НИИ ядерной физики им. Скобельцына при МГУ.
объем и структура работы
Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения и списка литературы. Общий объем 126 с, рисунков - 22, библиография - 132 названия.