МАГНИТНЫЕ ДЫРЫ В СОЛНЕЧНОМ ВЕТРЕ КАК ПЛАЗМЕННЫЕ СТРУКТУРЫ С

ПОСТОЯННЫМ ДАВЛЕНИЕМ И КАК ИСТОЧНИК ВТОРИЧНЫХ МГД ВОЛН

С.А.Гриб

ГАО РАН, Пулково, СПб, Россия

sagrib@gmail.com

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Рассматривается квазиударное возмущение магнитной дыры в потоке солнечного ветра со стороны солнечной быстрой ударной волны. Параметры магнитной дыры как плазменной области с сильно пониженной величиной магнитного поля и увеличенным значением плотности протонов при сохранении величины полного давления при переходе через границы МД задаются на основе космических данных.

Солнечная быстрая ударная волна характеризуется эффективным магнитозвуковым числом Маха со значениями от 1.18 до 3.5.

Магнитные дыры и тангенциальные разрывы представляются как структуры с постоянным давлением (PBS). При этом, границы магнитных дыр описываются в рамках классической магнитогидродинамики (МГД) стационарными тангенциальными разрывами, движущимися вместе с МД и с потоком солнечного ветра.

Магнитные дыры, часто наблюдаемые в солнечном ветре, могут возникать в корональной плазме, имея различные механизмы возникновения: при взаимодействии сильных МГД разрывов в нижней короне, при зеркальной неустойчивости, при пересоединении магнитного поля или в связи с полярными плюмами.

Важно обратить внимание на тот факт, что обычно разрыв Т, являясь структурой (СПД или PBS), относится также к разрывам по направлению DD, при переходе через который скачком изменяется величина плотности заряженных частиц при равенству нулю нормальных по отношению к разрыву компонент ММП и скорости потока плазмы. Основным МГД условием существования разрыва Т является сохранение неизменной величины полного статического давления при переходе через разрыв.

Рассмотрим лобовое столкновение солнечной быстрой ударной волны со стационарной магнитной дырой, ограниченной передней и задней границами от окружающего стационарного потока солнечного ветра.

Будем изучать проблему локально в системе координат, связанной с точкой или линией пересечения разрывов. Задача является стационарной, автомодельной и плоскополяризованной. Внутри МД плазменный параметр давления будет значительно больше единицы (β>>1) при скачкообразных изменениях магнитного поля и скорости потока, связанных с интенсивностью T.

Рис.1. Стационарный тангенциальный разрыв T.

Рис.2. Нелинейное опрокидывание продольной волны сжатия

Рис.3. Быстрая ударная волна

Рис.4. Медленная ударная волна

Рис.5. PBS и T в солнечном ветре на расстоянии в 1АЕ от Солнца - по данным Exp.34 (L.F.Burlaga, Micro-scale structures in the

interplanetary medium, Solar Phys., 4, 67,1968).

0630 0640 0650 0700 0710 0720 0730

Рис. 6. Столкновение солнечной ударной волны Sо с Tо

МГД интегральные инварианты

IHV

const C3 1

Ip

const C4

I C5 2

- вдоль характеристик при углах, равных ±μ к линиям тока

- во всей области потока;

- вдоль линий тока;

- интеграл Бернулли вдоль линии тока

2 2 2 2 2

21( )( ( ) )

(1 )

v

v

V a V a a dVconst

VaI

2 2 2 2 2

22( )( ( ) )

(1 )

v

v

V a V a a dVconst

VaI

Рис. 7.Рис. 7. Магнитная дыра вместе со своими границами в солнечном Магнитная дыра вместе со своими границами в солнечном ветре вветре в 0700-1100 UT, 25, 0700-1100 UT, 25, 06. 06. 1994. (M.Neugebauer 1994. (M.Neugebauer ееt al., Ion t al., Ion

distributions in large magnetic holes in the fast solar wind. distributions in large magnetic holes in the fast solar wind. Journ.Geophys.Res.,Journ.Geophys.Res., 106, A4,106, A4, 5635-, 2001)5635-, 2001)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1.При взаимодействии солнечной быстрой ударной волны с задней 1.При взаимодействии солнечной быстрой ударной волны с задней границей магнитной дыры образуется отраженная быстрая обратная границей магнитной дыры образуется отраженная быстрая обратная и преломлённая ударные волныи преломлённая ударные волны::

2. После прохождения преломлённой быстрой ударной волны через 2. После прохождения преломлённой быстрой ударной волны через магнитную дыру со скоростью, меньшей скорости в свободном потоке магнитную дыру со скоростью, меньшей скорости в свободном потоке солнечного ветра, волна ещё раз преломится через переднюю границу солнечного ветра, волна ещё раз преломится через переднюю границу и создаст отраженную от этой границы быструю волну разрежения:и создаст отраженную от этой границы быструю волну разрежения:

3. Обратная быстрая ударная волна, возникшая вне МД, движущаяся 3. Обратная быстрая ударная волна, возникшая вне МД, движущаяся по направлению к Солнцу и сдуваемая сверхмагнитозвуковым потоком по направлению к Солнцу и сдуваемая сверхмагнитозвуковым потоком солнечного ветра, может столкнуться с передней границей МД, образуя солнечного ветра, может столкнуться с передней границей МД, образуя быструю обратную ударную волну, преломлённую в МД, которая после быструю обратную ударную волну, преломлённую в МД, которая после прохождения через МД образует вторичную прямую быструю волну прохождения через МД образует вторичную прямую быструю волну разрежения:разрежения:

1T

'''11

STRTS

''22

STSTS R

S

2T

'1

'1

TSTS rr

''2

'''2

RTSST rr

Результаты, полученные в этой работе и говорящие об Результаты, полученные в этой работе и говорящие об устойчивом положении МД, как о плазмоиде, подтверждают устойчивом положении МД, как о плазмоиде, подтверждают модель коронального плазмоида, предложенную в 1994 году Кучми модель коронального плазмоида, предложенную в 1994 году Кучми и Грибом (и Грибом (Koutchmy S., Bouchard O., Grib S. et al., Proc.Koutchmy S., Bouchard O., Grib S. et al., Proc. of third of third SOHO Workshop, USA, 1994, pp.139-142).SOHO Workshop, USA, 1994, pp.139-142).

Кроме того, они во многом согласуются с наблюдениями, Кроме того, они во многом согласуются с наблюдениями, проведёнными с помощью космических аппаратов проведёнными с помощью космических аппаратов Voyager-2, Voyager-2, Helios1, Helios 2, Ulysses, CLUSTER, STEREO B Helios1, Helios 2, Ulysses, CLUSTER, STEREO B ии SDO (Turner et al., SDO (Turner et al., 1977; Winterhalter et al., 1994; Amariutei et al., 2011). 1977; Winterhalter et al., 1994; Amariutei et al., 2011).

Автор признателен за частичную поддержку со стороны Автор признателен за частичную поддержку со стороны программыпрограммы Президиума РАН ППрезидиума РАН П-22 -22 и в рамках гранта РФФИ и в рамках гранта РФФИ 11-01-11-01-0023500235а.а.

..

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕСПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!