Введение к работе
Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию процессов в околоземном космическом пространстве, содержит новые результаты, которые прошли апробацию и обладают научной и практической ценностью.
.- Актуальность проблемы. Выявление механизмов взаимодействия солнечного.ветра с магнитосферой Земли, установление закономерностей формирования ее крупномасштабной структуры является центральной проблемой физики магнитосферы. Эта проблема включает в себя определение основных каналов передачи энергии и импульса между солнечным ветром и магнитосферой, а также между структурными элементами самой магнитосферы, такими как магнитопауза, плазменный слой, плазмосфера. Большое значение в решении этой проблемы занимает выявление роли магнитосферно-ионосферных связей.
Важное место в физике магнитосферы занимает исследование ее динамических свойств. Основной интерес, при этом, представляет выявление закономерностей развития такого динамического явления как суббуря. Актуальность изучения крупномасштабных процессов в.магнитосфере кроме фундаментального аспекта имеет и большое прикладное значение,.поскольку состояние среды в околоземном космическом пространстве оказывает влияние на жизнедеятельность биологических объектов и сложных технических систем.
. В настоящее время известно, что в основе формирования структуры и динамики магнитосферы, лежит механизм пересоединения межпланетного и геомагнитного полей, а также квазивязкое взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой. В основе квазивязкого взаимодействия лежат диссипативные процессы, обеспечивающие перенос энергии и импульса солнечного ветра внутрь магнито-
сферы. Аналогичные процессы могут играть важную роль в формировании структуры магнитосферы, магнитосферно-ионосферных связей, а также лежать в основе развития динамических процессов в магнитосферно-ионосферной системе.
Работа выполнена в рамках плановой темы "Диссипативные процессы в космической плазме и формирование солнечно-земных связей" (Государственный регистрационный № 79004570), а также ведущейся темы "Диагностика физических процессов в ионосферно-магнитосферной системе на высоких широтах".
Основная цель работы состоит в построении теории дисси-пативных процессов, лежащих в основе формирования крупномасштабной структуры магнитосферы и магнитосферно-ионосферных связей.
.. Новизна работы состоит в том, что в ней поставлена и впервые с единых позиций исследована проблема роли диссипатив-ных процессов в формировании структуры и динамики магнитосферы.
На основе представлений о квазивязком взаимодействии сформулирована и количественно изучена концепция пограничного слоя, возникающего при обтекании солнечным ветром магнитосферы Земли.
Впервые показано, что в формировании системы продольных токов в магнитосферно-ионосферной системе важную роль играет поляризационный ток. ...
Для разработки отдельных сторон суббури привлечен механизм положительной обратной связи.в системе магнитосфера-ионосфера, который может приводить к взрывному высвобождению предварительно накопленной в ночной магнитосфере энергии. Это возмущение, в отдельных случаях, составляет основу суббуревого процесса, который развивается в условиях низкого фона ионизации Е-области ночной авроральной ионосферы.
Решена модельная задача определения самосогласованных состояний высокопроводящей плазмы в поле магнитного диполя, показавшая, что два различных состояния такой системы могут быть связаны между собой адиабатическим переходом с высвобождением энергии. Высказана гипотеза о том, что суббуря может представлять собой переход магнитосферной системы из одной устойчивой конфигурации в другое.
Предложен и изучен новый механизм формирования спектров авроральных электронов, обеспечивающих диффузное авроральное свечение.
Степень достоверности- полученных автором результатов определяется научной обоснованностью физических и математических методов, использованных в диссертации, а также использованием большого количества экспериментального материала. Последний позволил получить, с одной стороны, реалистичные оценки некоторых параметров, входящих в теорию, а с другой - сравнить окончательные расчеты с экспериментом.
Научная, и практическая ценность работы. Развитая в диссертации теория.позволяет делать содержательные предсказания о характере энергообмена между солнечным ветром и магнитосферой.
Разработанная теория процесса диффузионного ускорения электронов в магнитосфере позволяет делать количественные предсказания о свойствах диффузного аврорального свечения.
Установленный в диссертации механизм положительной обратной связи в магнитосферно-ионосферной системе позволяет понять закономерности и условия развития суббуревого процесса. Результаты диссертации целесообразно использовать в научных учреждениях, где исследуются процессы взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой Земли и магнитосферно-ионосферные взаимодействия (НИИ МГУ, ИКИ, ИЗМИРАН, ЛГУ, ПРИ, СибИЗМИР, НИРШИ).
На защиту выносятся:
-
Теория генерации высокоширотной системы продольных токов (зона І) в магнитосфере; результаты моделирования процесса конвекции в магнитосфере, показавшие важную роль завихренности течения в.зоне конвекции (учет поляризационного тока) для генерации продольных токов и электрического поля в магнитосфере.
-
Результаты точного аналитического решения задачи о плазме в поле плоского магнитного диполя и вывод из этой задачи о.том, что в системе плазма + магнитное поле могут быть конечные энергетические переходы.
-
Теоретический анализ магнитосферно-ионосферных связей,
с учетом.состояния ионосферной проводимости, от которой зависит режим высвобождения энергии в магнитосферно-ионосферной системе . во время магнитных возмущений.
4. Теорию процесса ускорения частиц в замагниченной кон
векционной среде с рассеянием частиц и результаты разработки
ее приложений к явлениям в магнитосфере для объяснения наблюдаемых эффектов в диффузных формах полярных сияний.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, приложения и заключения. В диссертации/t/^?страниц машинописного текста, д& рисунков. Список цитируемой литературы включаете/с источников.