Динамические процессы в токовых слоях и экспериментальная лабораторная астрофизика

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлен краткий обзор результатов исследования динамики токовых слоев, формируемых в лабораторных экспериментах, которые проводятся в ИОФ РАН. Показано, что в лабораторных условиях могут быть воспроизведены наиболее существенные черты явлений, подобных вспышкам на Солнце. Это — сравнительно медленное накопление магнитной энергии при формировании токового слоя, быстрое высвобождение энергии при разрыве слоя, ускорение потоков плазмы, сверхбыстрый нагрев вещества, эффективное ускорение частиц. Установлено качественное сходство между основными характеристиками токовых слоев в хвостовой области магнитосферы Земли и в лабораторных условиях. Сопоставление ряда фундаментальных безразмерных параметров указывает на возможности количественного лабораторного моделирования процессов, происходящих в магнитосфере. Сделан вывод о том, что экспериментальные исследования динамики токовых слоев и процессов магнитного пересоединения представляют собой одно из перспективных направлений лабораторной астрофизики.

Об авторах

А. Г. Франк

Институт общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: gfnow@mail.ru
Россия, Москва

Н. П. Кирий

Институт общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук

Email: gfnow@mail.ru
Россия, Москва

С. А. Савинов

Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук

Email: gfnow@mail.ru
Россия, Москва

И. Р. Нугаев

Институт общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук

Email: gfnow@mail.ru
Россия, Москва

Д. Е. Харлачев

Институт общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук

Email: gfnow@mail.ru
Россия, Москва

В. А. Иванов

Институт общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук

Email: gfnow@mail.ru
Россия, Москва

В. Д. Степахин

Институт общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук

Email: gfnow@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. С. И. Сыроватский, Астрон. журн. 43, 340 (1966).
  2. С. И. Сыроватский, ЖЭТФ 54, 1422 (1968).
  3. В. С. Имшенник, С. И. Сыроватский, ЖЭТФ 52, 990 (1967).
  4. С. И. Сыроватский, ЖЭТФ 60, 1727 (1971).
  5. Сыроватский, Вестник АН СССР 10, 33 (1977).
  6. Сыроватский, Известия АН СССР, сер. физическая 43, 695 (1979).
  7. S. I. Syrovatskii, Annu. Rev. Astron. and Astrophys. 19, 163 (1981).
  8. С. И. Сыроватский, Изв. АН СССР 43, 695 (1979).
  9. Э. Прист, Т. Форбс Магнитное пересоединение (М.: Физматлит, 2005).
  10. D. Biscamp Magnetic Reconnection in Plasmas (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2000).
  11. Б. Б. Кадомцев, Успехи физ. наук 151, 3 (1987).
  12. Л. М. Зеленый, А. В. Артемьев, Х. В. Малова, А. А. Петрукович, Р. Накамура, Успехи физ. наук 180, 973 (2010).
  13. Л.М. Зеленый, Успехи физ. наук 186, 1153 (2016).
  14. А.Bratenahl, and C. M. Yeates, Phys. Fluids 11, 2696 (1970).
  15. N. Ohyabu, and N. Kawashima, J. Phys. Soc. Japan 33, 496 (1972).
  16. С. И. Сыроватский, А. Г. Франк, А. З. Ходжаев, Письма в ЖЭТФ 15, 138 (1972).
  17. А. Т. Алтынцев, В. И. Красов, Журн. техн. физ. 44, 2629 (1974).
  18. R. L. Stenzel, and W. Gekelman, J. Geophys. Res. 86, 649 (1981).
  19. С. Ю. Богданов, В. С. Марков, А. Г. Франк, Письма в ЖЭТФ 35, 232 (1982).
  20. Y. Ono, A. Morita, M. Katsurai, and M. Yamada, Phys. Fluids B 5, 3691 (1993).
  21. M. Yamada, H. T. Ji, S. Hsu, T. Carter, R. Kulsrud, N. Bretz, F. Jobes, Y. Ono, and F. Perkins, Phys. Plasmas 14, 1936 (1997).
  22. M. R. Brown, Phys. Plasmas 6, 1717 (1970).
  23. А.G. Frank, Plasma Phys. & Contr. Fusion 41, 687 (1999).
  24. J. Egedal, M. Oiroset, W. Fox, and R. P. Lin, Phys. Rev. Lett. V 94, 025006 (2005).
  25. T. P. Intrator, I. Furno, D. D. Ryutov, G. Lapenta, L. Dorf, and X. Sun, J. Geophys. Res. 112, A05S90 (2007).
  26. Г. Альвен, К. Г. Фельтхаммар Космическая электродинамика: основные принципы (М.: Мир, 1967).
  27. M. E. Koepke, Rev. of Geophys. 46, 1 (2008).
  28. E. G. Zweibel, and M. Yamada, Annu. Rev. Astron. and Astrophys. 47, 291 (2009).
  29. M. Yamada, R. Kurlsrud, and H. Ji H., Rev. Modern Phys. 82, 603 (2010).
  30. А. Г. Франк, Успехи физ. наук 180, 982 (2010).
  31. В. Б. Баранов, Космические исследования 7, 109 (1969).
  32. К. Шиндлер Физика магнитосферы (М.: Мир, 1972).
  33. И. М. Подгорный, Р. З. Сагдеев, Успехи физ. наук 98, 409 (1969).
  34. С. И. Сыроватский, ЖЭТФ 50, 1133 (1966).
  35. А. Г. Франк, Труды ФИАН 74, 108 (1974).
  36. А. Г. Франк, Г. М. Батанов, Труды ФИАН 227, 88 (2000).
  37. С. И. Сыроватский, А. Г. Франк, А. З. Ходжаев, Журн. техн. физ. 43, 912 (1973).
  38. Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, А. З. Ходжаев, Физика плазмы 3, 538 (1977).
  39. S. Yu. Bogdanov, A. G. Frank, and V. S. Markov, Physica Scripta 30, 279 (1984).
  40. А. Т. Алтынцев, В. И. Красов, В. С. Марков, М. В. Петров, А. Г. Франк, А. З. Ходжаев, Физика плазмы 4, 18 (1978).
  41. С. Ю. Богданов, В. С. Марков, А. Г. Франк, Письма в ЖЭТФ 51, 563 (1990).
  42. И. Л. Бейгман, В. П. Гавриленко, Н. П. Кирий, А. Г. Франк, Журн. Прикл. Спектроскопии 54, 1021 (1991).
  43. Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, Письма в ЖЭТФ 56, 82 (1992).
  44. С. И. Сыроватский, Письма в Астрон. журн. 2, 35 (1976).
  45. А.G. Frank, S. Yu. Bogdanov, N. P. Kyrie, V. S. Markov in AIP Conference Proc. Melville, N. Y., USA 703, 431 (2004).
  46. А. Г. Франк Плазменная гелиогеофизика (М.: Физматлит, Т. 2, 259, 2008).
  47. С. И. Сыроватский, Природа 2, 143 (1978).
  48. С. В. Буланов, В. А. Догель, А. Г. Франк, Письма в Астрон. журн. 10, 149 (1984).
  49. S. V. Bulanov, V. A. Dogiel, and A. G. Frank, Physica Scripta 29(1), 66 (1984).
  50. С. В. Буланов, А. Г. Франк, Физика плазмы 18, 1535 (1991).
  51. С. Ю. Богданов, В. Б. Бурилина, В. С. Марков, А. Г. Франк, Письма в ЖЭТФ 59, 510 (1994).
  52. С. Ю. Богданов, В. Б. Бурилина, Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, Труды ИОФАН 51, 76 (1996).
  53. С. Ю. Богданов, Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, Письма в ЖЭТФ 71(2), 78 (2000).
  54. А. Г. Франк, С. Ю. Богданов, В. Б. Бурилина, Изв. АН. Сер. Физ. 59(8), 41 (1995).
  55. А.G. Frank, and S. Yu. Bogdanov, Earth, Planets & Space 53, 531 (2001).
  56. А.G. Frank, Plasma Phys. Reports 48, 574 (2022).
  57. А.G. Frank, S. Yu. Bogdanov, V. S. Markov, G. V. Ostrovskaya, and G. V. Dreiden, Phys. Plasmas 12, 05231 (2005).
  58. С. Ю. Богданов, Г. В. Дрейден, В. С. Марков, Г. В. Островская, А. Г. Франк, Физика плазмы 32, 1121 (2006).
  59. А.G. Frank, S. G. Bugrov, V. S. Markov, Phys. Lett. A 373, 1464 (2009).
  60. А.G. Frank, S. Yu. Bogdanov, G. V. Dreiden, V.S. Markov, G.V. Ostrovskaya, Phys. Lett. A 348, 318 (2006).
  61. С. Ю. Богданов, Г. В. Дрейден, В. С. Марков, Г. В. Островская, А. Г. Франк, Физика плазмы 33, 1014 (2007).
  62. А.G. Frank, S. G. Bugrov, V. S. Markov, Phys. Plasmas 15, 092102 (2008).
  63. А. Г. Франк, С. Н. Сатунин, Физика плазмы 44, 144 (2018).
  64. Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, Физика плазмы 36, 387 (2010).
  65. Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, Письма в ЖЭТФ 95, 17 (2012).
  66. Н. П. Кирий, А. Г. Франк, Физика плазмы 38, 1042 (2012).
  67. А. Г. Франк, С. Н. Сатунин, Физика плазмы 37(10), 88 (2011).
  68. А.G. Frank, N. P. Kyrie, S. N. Satunin, Phys. Plasmas 18, 111209 (2011).
  69. А. Г. Франк, С. Н. Сатунин, Письма в ЖЭТФ 112, 667 (2020).
  70. Н. П. Кирий, А. Г. Франк, Д. Г. Васильков, Физика плазмы 45, 313 (2019).
  71. Н. П. Кирий, С. А. Савинов, Успехи прикладной физики 8, 436 (2020).
  72. А.G. Frank, N. P. Kyrie, S. N. Satunin, S. A. Savinov, Universe 7, 400 (2021).
  73. А. Г. Франк, С.Н. Сатунин, Физика плазмы 48, 12 (2022).
  74. А.V. Artemyev, A. A. Petrukovich, A. G. Frank, R. Nakamura, and L. M. Zelenyi, J. Geophys. Res. 118, 2789 (2013).
  75. Е. В. Юшков, А. Г. Франк, А. В. Артемьев, А. А. Петрукович, И. Ю. Васько, Физика плазмы 41, 73 (2015).
  76. А. Г. Франк, А. В. Артемьев, Л. М. Зеленый, ЖЭТФ 150, 807 (2016).
  77. А. Г. Франк, Г. В. Островская, Е. В. Юшков, А. В. Артемьев, С. Н. Сатунин, Космические исследования 55, 48 (2017).
  78. Е. В. Юшков, А. Г. Франк, А. В. Артемьев, А. А. Петрукович, Р. Накамура, Физика плазмы 44, 983 (2018).
  79. S. Lu, A. V. Artemyev, V. Angelopoulos, Q. Lu and J. Liu, J. Geophys. Res. 121, 4269 (2016).
  80. G. Frank A. G., Artemyev A. V., Lu S, X-J. Zhang, and N.P. Kyrie, Plasma Phys. Control. Fusion 65, 095006 (2023).
  81. Л. А. Душин СВЧ-интерферометры для измерения плотности плазмы (М.: Атомиздат, 1973).
  82. С. Ю. Богданов, Н. П. Токаревская, А. Г. Франк, А. З. Ход-жаев, Физика плазмы 1, 133 (1975).
  83. А. В. Чернетский, О. А. Зиновьев, О. В. Козлов Аппаратура и методы плазменных исследований (М.: Атомиздат, 1965).
  84. Н. П. Кирий, В. С. Марков, С. И. Сыроватский, А. Г. Франк, А. З. Ходжаев, Труды ФИАН 110, 121 (1979).
  85. С. Ю. Богданов, Ю. Ф. Бондарь, В. Б. Бурилина, Н. П. Кирий, В. С. Марков, Г. П. Мхеидзе, А. А. Савин, А. Г. Франк, ЖТФ 64(9), 30 (1994).
  86. С. Ю. Богданов, В. Б. Бурилина, Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. И. Морозов, А. Г. Франк, Физика плазмы 24, 467 (1998).
  87. С. Ю. Богданов, В. Б. Бурилина, А. Г. Франк, ЖЭТФ 114, 1202 (1998).
  88. А. Г. Франк, Н. П. Кирий, В. С. Марков, Физика плазмы 45, 32 (2019).
  89. А. Г. Франк, С. А. Савинов, Физика плазмы 46, 830 (2020).
  90. В. Б. Бурилина, В. С. Марков, А. Г. Франк, Физика плазмы 21, 36 (1995).
  91. Шт. Бюшер, Н. П. Кирий, Х. -Й. Кунце, А. Г. Франк, Физика плазмы 25, 185 (1999).
  92. В. П. Гавриленко, Н. П. Кирий, А. Г. Франк, Оптика и спектроскопия 87, 916 (1999).
  93. В. П. Гавриленко, Н. П. Кирий, А. Г. Франк, Физика плазмы 26, 282 (2000).
  94. В. П. Гавриленко, Н. П. Кирий, А. Г. Франк, Физика плазмы 29, 476 (2003).
  95. А.G. Frank, V. P. Gavrilenko, N. P. Kyrie, and E. Oks, J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys. 39, 5119 (2006).
  96. Г. С. Воронов, Н. П. Кирий, В. С. Марков, Г. В. Островская, А. Г. Франк, Физика плазмы 34, 1080 (2008).
  97. Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, Д. Г. Васильков, Е. В. Воронова, Физика плазмы 42, 563 (2016).
  98. А.G. Frank, N. P. Kyrie, Plasma Phys. Reports 43, 696 (2017).
  99. А. Г. Франк, Н. П. Кирий, В. С. Марков, Е. В. Воронова, Физика плазмы 44, 483 (2018).
  100. Н. П. Кирий, С. А. Савинов, Краткие сообщения по физике ФИАН 2, 25 (2021).
  101. N. P. Kyrie, S. A. Savinov, Plasma Phys. Reports 47, 611 (2021).
  102. Н. П. Кирий, А. Г. Франк, А. Р. Мингалеев, Т. Б. Мавлюдов, К. В. Шпаков, И. С. Байдин, Физика плазмы 48, 1035 (2022).
  103. Н. П. Кирий, Д. Е. Харлачев, К. В. Шпаков, Физика плазмы 49, 1092 (2023).
  104. Н. П. Кирий, В. С. Марков, А. Г. Франк, Письма в ЖЭТФ 48, 419 (1988).
  105. Г. С. Воронов, Н. П. Кирий, А. Г. Франк, Физика плазмы 28, 1004 (2002).
  106. А.G. Frank, V. P. Gavrilenko, Ya. O., Ispolatov, N. P. Kyrie, and E. Oks, Contributions to Plasma Phys. 36, 667 (1996).
  107. R. Nakamura, W. Baumjohann, C. Mouikis, L. M. Kistler, A. Runov, M. Volwerk, Y. Asano, Z. Vörös, T. L. Zhang, B. Klecker, H. Rème, and A. Balogh, Geophys. Res. Lett. 31, 9804 (2004).
  108. L. Juusola, S. Hoilijoki, Ya. Pfau-Kempf, U. Ganse, R. Jarvinen, M. Battarbee, E. Kilpua, L. Turc, and M. Palmroth, Ann. Geophys. 36, 1183 (2018).
  109. M. Hoshino, T. Mukai, I. Shinohara, Y. Saito, and S. Kokubun, J. Geophys. Res. 105, 337 (2000).
  110. N. K. Walia, K. Seki, T. Amano, J. Geophys. Res. 127, 30066 (2022).
  111. https://www.nanoscan.su.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024