Все
 
 
 


Структура токовых слоев с квазиадиабатической динамикой частиц в солнечном ветре
 
Код статьиS002342060002488-4-1
DOI10.31857/S002342060002488-4
Тип публикации Статья
Статус публикации Опубликовано
Авторы
Малова Х. В. 
Аффилиация:
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова
Институт космических исследований РАН
Адрес: Российская Федерация, Москва
Попов В. Ю.
Аффилиация:
Физический факультет МГУ им. М. Ломоносова
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Институт космических исследований РАН
Адрес: Российская Федерация, Москва
Хабарова О. В.
Аффилиация: Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Пушкова РАН
Адрес: Российская Федерация, Троицк
Григоренко Е. Е.
Аффилиация:
Институт космических исследований РАН
Санкт-Петербургский государственный университет
Адрес: Российская Федерация
Петрукович А. А.
Аффилиация: Институт космических исследований РАН
Адрес: Российская Федерация, Москва
Зеленый Л. М.
Аффилиация: Институт космических исследований РАН
Адрес: Российская Федерация, Москва
Название журналаКосмические исследования
ВыпускТом 56 Номер 6
Страницы451-460
Аннотация

В рамках самосогласованной гибридной модели, основанной на квазиадиабатическом приближении динамики протонов, исследована тонкая структура сильных токовых слоев (СТС) в солнечном ветре, в том числе в гелиосферном токовом слое. Движение электронов считается быстрым и рассмотрено в больцмановском приближении. Результаты моделирования показывают, что профили СТС имеют многомасштабную вложенную структуру с узким центральным токовым слоем, который вложен в более широкий, наподобие гелиосферного токового слоя, окруженного плазменным слоем. Особенности структуры СТС определяются относительными вкладами тока размагниченных протонов на серпантинных орбитах и дрейфовыми токами электронов. Модель предсказывает и описывает свойства сильных токовых слоев, наблюдающихся космическими аппаратами. Показано, что многомасштабная структура токовых слоев является неотъемлемым внутренним свойством токовых слоев в солнечном ветре.

Ключевые слова
Получено19.12.2018
Дата публикации25.12.2018
Цитировать   Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться
Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 1239

Оценка читателей: голосов 0 

1. Balogh A., Jokipi J. R. The Heliospheric Magnetic Field and Its Extension to the Inner Heliosheath // Space Science Review. 2009. V. 143. P. 85.
2. Parker E. N. Dynamics of the Interplanetary Gas and Magnetic Fields // Astrophysical J. 1958. V. 128. P. 664.
3. Winterhalter D., Smith E.J., Burton M.E. et al. The heliospheric plasma sheet // J. Geophysical Research. 1994. V. 99. P. 6667.
4. Smith E. J. The heliospheric current sheet // J. Geophysical Research. 2001. V. 106. P. 15819.
5. Zharkova V. V., Khabarova O. V. Particle Dynamics in the reconnecting heliospheric current sheet: solar wind data versus three-dimensional particle-in-cell simulations // Astrophysical J. 2012. V. 752. P. 35.
6. Liu Y.C.-M., Huang J., Wang C. et al. A statistical analysis of heliospheric plasma sheets. heliospheric current sheets. and sector boundaries observed in situ by STEREO // J. Geophysical Research. 2014. V. 119. P. 8721.
7. Behannon K. W., Neubauer F. M., Barnstorf H. Finescale characteristics of interplanetary sector boundaries // J. Geophysical Research. 1981. V. 86. P. 3273.
8. Zharkova V.V., Khabarova O. V. Additional acceleration of solar-wind particles in current sheets of the heliosphere // Annales Geophysicae. 2015. V. 33. P. 457.
9. Crooker N. U., Siscoe G. L., Shodhan S. et al. Multiple heliospheriс current sheets and coronal streamer belt dynamics // J. Geophysical Research. 1993. V. 98. P. 9371.
10. Crooker N. U., Huang C.-L., Lamassa S. M. et al. Heliospheric plasma sheets // J. Geophysical Research. 2004. V. 109. P. A03107.
11. Blanco J.J., Rodriguez-Pacheco J., Hidalgo M.A. et al. Analysis of the heliospheric current sheet fine structure: Single or multiple current sheets // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2006. V. 68. P. 2173.
12. Merkin V. G., Lyon J. G., McGregor S. L. et al. Disruption of a heliospheric current sheet fold // Geophysical Research Letters. 2011. V. 38. P. L14107.
13. Xu F., Li G., Zhao L., Zhang Y. et al. Angular Distribution of Solar Wind Magnetic Field Vector at 1 AU // Astrophysical J. 2015. V. 801. P. 58.
14. Pereira B. F., Philip B.J., Girish T.E. On the nature of IMF polarity dependent asymmetries in solar wind plasma properties during the minimum of sunspot sunspot cycles 23 and 24 // JASTP. 2016. V. 140. P. 34.
15. Khabarova O., Zank G.P., Li G. et al. Small-scale magnetic islands in the solar wind and their role in particle acceleration. 1. Dynamics of magnetic islands near the heliospheric current sheet // Astrophysical J. 2015. V. 808, 181, doi:10.1088/0004-637X/808/2/181
16. Khabarova O. V., Zank G. P., Li G. et al. Small-scale Magnetic Islands in the Solar Wind and Their Role in Particle Acceleration. II. Particle Energization inside Magnetically Confined Cavities // Astrophysical J. 2016. V. 827. 122, doi:10.3847/0004-637X/827/2/122
17. Pudovkin M. I., Runov A.V., Zaitseva et al. Electric Currents at IMF Sector Boundaries // Solar Physics. 1999. V. 184. P. 173.
18. Simunac K.D.C., Galvin A.B., Farrugia C.J., et al. The Heliospheric Plasma Sheet Observed in situ by Three Spacecraft over Four Solar Rotations // Solar Physics. 2012. V. 281. P. 423.
19. Klein L., Burlaga L. F. Interplanetary sector boundaries 1971–1973 // J. Geophysical Research. 1980. V. 85. P. 2269.
20. Bavassano B., Woo R., Bruno R. Heliospheric plasma sheet and coronal streamers // Geophysical Research Letters. 1997. V. 24. P. 1655.
21. Roberts D. A., Keiter P.A., Goldstein M.L. Origin and dynamics of the heliospheric streamer belt and current sheet // J. GeophysicalResearch. 2005. V. 110. P. A06102
22. Еселевич М.В., Еселевич В.Г. Пояс стримеров в короне Солнца и на орбите Земли // Гео-магнетизм и Аэрономия. 2007. Т. 47. С. 309.
23. Milovanov A. V. Zelenyi L. М. // Solar System Plasmas in Space and Time. Geoph. Monograph. 84. ed. J. L. Burch. J. H. Waite. AGU. Washington. DC. 1994.
24. Harrison R. A., Davis Ch. J., Eyles Ch. J. et al. First Imaging of Coronal Mass Ejections in the Heliosphere Viewed from Outside the Sun Earth Line // Solar Physics. 2008. V. 247. P. 171.
25. Plotnikov I., Rouilllard A.P., Davies J.A. et al. Long-Term Tracking of Corotating Density Structures Using Heliospheric Imaging // Solar Physics. 2016. V. 291. P.1853.
26. Gosling J. T. Magnetic reconnection in the heliosphere: new insights from observations in the solar wind Universal Heliophysical Processes // Proceedings IAU Symposium No. 257. 2008. N. Gopalswamy & D.F. Webb. eds. 2009 International Astronomical Union. doi:10.1017/S1743921309029597
27. Khabarova O., Zank G. P., Li G. et al. Small-scale Magnetic Islands in the Solar Wind and Their Role in Particle Acceleration. I. Dynamics of Magnetic Islands Near the Heliospheric Current Sheet // Astrophysical Journal. 2015. V. 808. P. 181.
28. Ruffenach A., Lavraud B., Owens M. J. et al. Multispacecraft observation of magnet ic cloud erosion by magnetic reconnection during propagation // Journal of Geophysical Research. 2012. V. 117. P. A09101.
29. Gosling J. T., Asbridge J. R., Bame S. J. et al. Noncompressive density enhancements in the solar wind // J. Geophysical Research. 1977. V. 82. P. 5005.
30. Borrini G., Wilcox J. M., Gosling J. T. et al. Solar wind helium and hydrogen structure near the heliospheric current sheet – A signal of coronal streamers at 1 AU // J. Geophysical Research. 1981. V. 86. P. 4565.
31. Feldman W. C., Asbridge J. R., Bame S. J. et al. The solar origins of solar wind interstream flows – Near-equatorial coronal streamers // J. Geophysical Research. 1981. V. 86. P. 5408.
32. Wang S., Liu Y. F., Zheng H. N. Magnetic Reconnection in Multiple Heliospheric Current Sheets // Solar Physics. 1997. V. 173. P. 409.
33. Forsyth R. J., Rees A., Balogh A. et al. Magnetic Field Observations of Transient Events at Ulysses, 1996 – 2000 // Space Science Reviews. 2001. V. 97. P. 217.
34. Foullon C., Owen C. J., Dasso S. et al. The Apparent Layered Structure of the Heliospheric Current Sheet: Multi-Spacecraft Observations // Solar Physics. 2009. 259. V. 259. P. 389.
35. Riley P., Linker J.A., Mikic Z. Modeling the heliospheric current sheet: Solar cycle variations // J. Geophysical Research. 2002. V. 107. P. 1136.
36. Kislov R.A., Khabarova O., Malova H.V. A new stationary analytical model of the heliospheric current sheet and the plasma sheet // J. Geophysical Research. 2015. V. 120. P. 8210.
37. Schatten K. H. in: Solar Wind. ed. C. P. Sonett et al. Washington. Scientific and Technical Information Office. National Aeronautics and Space Administration. 1972.
38. Israelevich P. L., Gombosi T.I., Ershkovich A.I. et al. MHD simulation of the three-dimensional structure of the heliospheric current sheet // Astronomy and Astrophysics. 2001. V. 376. P. 288.
39. Schwadron N. A. An explanation for strongly underwound magnetic field in co-rotating rarefaction regions and its relationship to footpoint motion on the the sun // Geophysical Research Letters. 2002. V. 29. P. 1663
40. Echim M. M., Lemaire J., Lie-Svendsen O. A Review on Solar Wind Modeling: Kinetic and Fluid Aspects // Surveys in Geophysics. 2011. V. 32. P. 1.
41. Suess S. T., Ko Y.-K., von Steiger R. Moore et al. Quiescent current sheets in the solar wind and origins of slow wind // J. Geophysical Research. 2009. V. 114. P. A04103. doi:10.1029/2008JA013704
42. Šafránková J., Němeček Z., Cagaš. P. et al. Shortscale Variations of the Solar Wind Helium Abundance // Astrophysical J 2013. V. 778. P. 25.
43. Zelenyi L. M., Malova H. V., Popov V.Yu. et al. ”Matreshka” model of multilayered current sheet // Geophysical Research Letters. 2006. V. 33. P. L05105.
44. Zelenyi L.M., Malova H.V., Popov V.Yu. Nonlinear equilibrium structure of thin currents sheets: influence of electron pressure anisotropy // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. V. 11. P. 579.
45. Malova H.V., Popov V.Y., Grigorenko E.E. et al. Evidence for Quasi-adiabatic Motion of Charged Particles in Strong Current Sheets in the Solar Wind// Astrophysical J. 2017. V. 834. P. 34.
46. Harris E.G. On a plasma sheath separating regions of oppositely directed magnetic field // Nuovo Cim.. 1962. V. 23. P. 115.
47. Petrukovich A. A., Artemyev A.V., Malova H.V. et al. Embedded current sheets in the Earth’s magnetotail // J. Geophysical Research. 2011. V. 116. P. A00I25.
48. Sitnov M. I., Zelenyi L. M., Malova H.V. et al. Thin current sheet embedded within a thicker plasma sheet: Self-consistent kinetic theory // J. Geophysical Research. 2000. V. 105. P. 13029.
49. Zelenyi L., Sitnov M.I., Malova H.V. et al. Thin and superthin ion current sheets. Quasiadiabatic and nonadiabatic models. Nonlinear processes in Geophysics. 2000. V.7. P. 127.
50. Büchner J., Zelenyi. L.M. Regular and chaotic charged particle motion in magnetotaillike field reversals. I – Basic theory of trapped motion // J. Geophysical Research. 1989. V. 94. P. 11821.
51. Chew G. F., Goldberger M. L., Low F. E. The Boltzmann Equation and the One-Fluid Hydromagnetic Equations in the Absence of Particle Collisions // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. 1956. V. 236. P. 112.
52. Artemyev A.V., Petrukovich A.A., Nakamura R. et al. Proton velocity distribution in thin current sheets: Cluster observations and theory of transient trajectories // J. Geophysical Research. 2010. V. 115. P. A12255.
53. Malova H.V., Popov V.Yu., Grigorenko E.E. et al. Evidence for Quasi-adiabatic Motion of Charged Particles in Strong Current Sheets in the Solar Wind // Astrophysical J. 2017. V. 834. P. 1.
54. Быков А.А., Зеленый Л.М, Малова Х.В. Tройное расщепление тонкого токового слоя: новый тип плазменного равновесия. Физика плазмы. 2008. Т. 34. С. 148. In English:Bykov A. A., Zelenyi L.M., and Malova Kh.V. Triple Splitting of a Thin Current Sheet–A New Type of Plasma Equilibrium // Plasma Physics Reports. 2008. V. 34. P. 128.
55. Greco A., Taktakishvili A. L., Zimbardo G. et al. Ion dynamics in the near-Earth magnetotail: Magnetic turbulence versus normal component of the average magnetic field // J. Geophysical Research. 2002. V. 107. P. 1267.

Система Orphus

Загрузка...
Вверх