Вихрові структури і динаміка електронного пучка в замагніченій плазмі
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.4.310Ключові слова:
динамiка електронного пучка, подвiйний електричний шар, механiзм вiдбиття електронiв, iоносфера Iо, плазма, вихориАнотація
В данiй роботi дослiджено задачу про формування вихрових структур при вiдбиттi пучка електронiв вiд подвiйного шару iоносфери Юпiтера та вплив цих структур на виникнення щiльних висхiдних електронних пучкiв, прискорених потенцiалом подвiйного шару вздовж потокової трубки Iо, для яких стає можливий фазовий перехiд в режим циклотронного надвипромiнення. Розглянуто умови формування вихрових збурень. Знайдено нелiнiйне рiвняння, яке описує вихрову динамiку електронiв, та вивчено його наслiдки.
Посилання
T.D. Carr, M.D. Desch, J.K. Alexander. Phenomenology of Magnetospheric Radio Emissions, Physics of the Jovian
Magnetosphere. Edited by A.J. Dessler (Cambridge Univ. Press, 1983).
N. Krupp et al. Dynamics of the Jovian Magnetosphere, in Jupiter: Planet, Satellites, Magnetosphere. Edited by F. Bagenal (Cambridge Univ. Press, 2004) [ISBN: 0-521-81808-7].
J.T. Clarke et al. Ultraviolet emissions from the magnetic footprints of Io, Ganymede and Europa on Jupiter. Nature 415 (6875), 997 (2002).
https://doi.org/10.1038/415997a
J.E.P. Connerney et al. Jupiter's magnetosphere and aurorae observed by the Juno spacecraft during its first polar orbits. Science 356, 826 (2017).
https://doi.org/10.1126/science.aam5928
B.H. Mauk, D.K. Haggerty et al. Discrete and broadband electron acceleration in Jupiter's powerful aurora. Nature 549, 66 (2017).
https://doi.org/10.1038/nature23648
W.R. Dunn, G. Branduardi-Raymont et al. The independent pulsations of Jupiter's northern and southern X-ray auroras. Nature. Astronomy 1, 758 (2017).
https://doi.org/10.1038/s41550-017-0262-6
D.J. McComas, N. Allegrini et al. The Jovian auroral distributions experiment (JADE) on the Juno mission to Jupiter. Space Sci. Rev. 213, 547 (2017).
https://doi.org/10.1007/s11214-013-9990-9
B.H. Mauk et al. Juno observation of energetic charged particles over Jupiter's polar regions: Analysis of monodirectional and bidirectional electron beams. Geophys. Res. Lett. 44, 4410 (2017).
https://doi.org/10.1002/2016GL072286
W.S. Kurth, M. Imai et al. A new view of Jupiter's auroral radio spectrum. Geophys. Res. Lett. 44, 7114 (2017).
https://doi.org/10.1002/2017GL072889
P.I. Fomin, A.P. Fomina. Dicke superradiance on Landau levels. Probl. of atomic sci. and techn. 1, 45 (2001).
V.M. Mal'nev, A.P. Fomina, P.I. Fomin. Polarization phase transition to the superradiance regime of the inverted system of electrons on high Landau levels. Ukr. J. Phys. 47, 1001 (2002).
P.I. Fomin, A.P. Fomina, V.N. Mal'nev. Superradiation of magnetized electrons and the power of decameter radiation of the Jupiter-Io system. Ukr. J. Phys. 49, 3 (2004).
О.P. Novak, A.P. Fomina, R.I. Kholodov. Account of the longitudinal temperature in cyclotron superradiance. Probl. of Atomic Sci. and Techn. 85, 69 (2013).
О. Novak, R. Kholodov, A. Fomina. Role of double layers in the formation of conditions for a polarization phase transition to the superradiance state in the Io flux tube. Ukr. J. Phys. 63, 740 (2018).
https://doi.org/10.15407/ujpe63.8.740
V.I. Maslov. The double layer formed by a nonrelativistic electron beam in the one-dimensional plasma. Ukr. J. Phys. 33, 1342 (1988).
V.I. Maslov. Electron beam refl ection from the plasma due to double layer formation. In: Proc. of 4th Int. Workshop on Nonlinear and Turbulent Processes in Physics (Singapore, 1990), p. 898.
V.I. Maslov. Properties and evolution of nonstationary double layers in nonequilibrium plasma. In: Proc. of 4th
Symposium on Double Layers and Other Nonlinear Structures in Plasma (Innsbruck, 1992), p. 82.
V.I. Maslov. Double layer formed by a relativistic electron beam. Sov. J. of Plasma Phys. 18, 676 (1992).
V.I. Maslov, V.V. Oraevsky, Yu.Ya. Ruzhin. Ion acceleration in collective fi elds at electron beam injection from spacecraft in experiment "APEX". Phys. Scr. 57, 453 (1998).
https://doi.org/10.1088/0031-8949/57/3/019
V. Lapshin, V. Maslov, V. Stomin. Analytical description of T. Sato's mechanism of transformation of ion-acoustic
double layer into strong Buneman's one in cosmic and laboratory nonequilibrium plasmas. J. Plasma Fusion Res. Ser. 4, 564 (2001).
Ie.V. Borgun, N.A. Azarenkov, A. Hassanein, A.F. Tseluyko, V.I. Maslov, D.L. Ryabchikov. Double layer influence on dynamic of the EUV radiation from plasma of the high-current pulse diode in the tin vapour. Phys. Lett. A 377 (3-4), 307 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.physleta.2012.11.027
M.A. Raadu. The physics of double layers and their role in astrophysics. Phys. Rep. 178, 25 (1989).
https://doi.org/10.1016/0370-1573(89)90109-9
R.E. Ergun, Y.J. Su, L. Andersson et al. Direct observation of localized parallel electric fi elds in a space plasma. Phys. Rev. Lett. 87, 045003 (2001).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.045003
V.I. Maslov, I.P. Levchuk, S. Nikonova, I.N. Onishchenko. Occurrence of accelerating field, formation and dynamics of relativistic electron beam near Jupiter. East Eur. J. Phys. 5, 78 (2018).
https://doi.org/10.26565/2312-4334-2018-2-11
V.I. Maslov, A.P. Fomina, R.I. Kholodov, I.P. Levchuk, S. Nikonova, O.P. Novak, I.N. Onishchenko. Accelerating
field excitation, occurrence and evolution of electron beam near Jupiter. Probl. of Atomic Sci. and Techn. 4, 106 (2018).
P.J. Hendricks. Vorticity transport by electromagnetic forces. NUWC-NPT Techn. Report 10, 712 (1998).
https://doi.org/10.21236/ADA345445
H. Helmholtz. Uber integralle der hydrodynamischen Gleichungen, welche den Wirbewegungen entsprechen. Crelle J. 55, 25 (1858). https://doi.org/10.1515/crll.1858.55.25
W. Thomson. On vortex motion. Trans. Roy. Soc. Edinburgh 25, 217, (1869). https://doi.org/10.1017/S0080456800028179
C. Paranicas, B. Mauk et al. Intervals of intense energetic electron beams over Jupiter's poles. J. of Geoph. R.: Space Physics 123 (A10), 1989 (2018). https://doi.org/10.1002/2017JA025106
A. Mura, A. Adriani, J.E.P. Connerney et al. Juno observations of spot structures and a split tail in Io-induced aurorae on Jupiter. Science 361 (6404), 774 (2018). https://doi.org/10.1126/science.aat1450
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
