1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика Земли
  4. № 6, 2023

Физика Земли, 2023, № 6, стр. 190-198

Пондеромоторные силы волн альвена в магнитосфере Земли

Ф. З. Фейгин 1, *, А. В. Гульельми 1, **

1 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
г. Москва, Россия

* E-mail: feygin@ifz.ru
** E-mail: guglielmi@mail.ru

Поступила в редакцию 09.02.2023
После доработки 23.05.2023
Принята к публикации 26.05.2023

Аннотация

Статья посвящена 80-летию открытия волн Альвена, которые играют большую роль в физике, радиофизике, астрофизике и физике Земли. Внимание сосредоточено на пондеромоторном перераспределении плазмы в магнитосфере Земли под воздействием волн Альвена и ионно-циклотронных волн. На относительно небольших расстояниях от Земли пондеромоторная сила является выталкивающей, т.е. направлена вверх независимо от того, распространяется волна Альвена к Земле или от Земли. В приэкваториальной зоне центральных областей магнитосферы волны в диапазоне Рс 1 сгребают плазму к минимуму геомагнитного поля, так что на экваторе образуется максимум плотности плазмы при достаточно высокой интенсивности волн. На периферии магнитосферы происходит бифуркация и максимум расщепляется на два максимума, причем расстояние между ними увеличивается с удалением от Земли. В обсуждении кратко рассмотрены также полярный ветер, ускорение тяжелых ионов и фиктивная нелинейность поверхностного импеданса земной коры.

Ключевые слова: геомагнитное поле, плотность плазмы амбиполярная диффузия, бифуркация, полярный ветер, пондеромоторный резонанс, земная кора, магнитотеллурическое зондирование.

Список литературы

  1. Альвен Х. Космическая электродинамика. М.: Издательство иностр. литер. 1952. 260 с.

  2. Антонова A.E., Шабанский В.П. Структура магнитного поля на больших расстояниях от Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1968. Т. 8. С. 801–805.

  3. Антонова A.E., Шабанский В.П., Хедгекок П.С. Сопоставление эмпирической модели магнитного поля, основанной на данных HEOS-1,2, с аналитической двухдипольной моделью магнитосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1983. Т. 23. С. 697–699.

  4. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Магнитотеллурическое зондирование горизонтально-однородных сред // М.: Недра. 1991. 123 с.

  5. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Физматиздат. 1960. 685 с..

  6. Гульельми А.В. МГД волны в околоземной плазме. М.: Наука. 1979. 139 с.

  7. Гульельми А.В. Пондеромоторные силы в коре и в магнитосфере Земли // Физика Земли. 1992. № 7. С. 35–40.

  8. Гульельми А.В. Ультранизкочастотные электромагнитные волны в коре и в магнитосфере Земли // УФН. 2007. Т. 177. № 12. С. 1257–1276.

  9. Гульельми А.В. О фиктивной нелинейности поверхностного импеданса земной коры // Письма в ЖЭТФ. 2009. Т.89. Вып.7. С. 439–442.

  10. Гульельми А.В. К 70-летию формулировки граничного условия Леонтовича // Успехи физических наук. 2010. Т. 180. № 1. С. 105–106 https://doi.org/10.3367/UFNr.0180.201001g.0105

  11. Гульельми А.В., Фейгин Ф.З. Воздействие пондеромоторных сил на магнитосферу Земли // Физика Земли. 2018. № 5. С. 53–60.

  12. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Физматлит. 2003. 656 с.

  13. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. М.: Наука. 1979. 528 с.

  14. Нишида А. Геомагнитный диагноз магнитосферы. М.: Наука. 1980. 299 с.

  15. Barnett R.L., Green D.L., Waters C.L., Lore J.D., Smithe N., Myra J.R., Lau C., Van Compernolle B., Vincena S. Ponderomotive force driven density modifications parallel to on the LAPD // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. P. 042508. https://doi.org/10.1063/5.0071162

  16. Espinoza-Troni J., Asenjo F.A., Moya P.S. Ponderomotive forces due to electron waves in unmagnetized plasmas described by Kappa distribution functions // Plasma Phys. Control. Fusion. 2023. V. 65(6). P. 06500. https://doi.org/10.1088/1361-6587/acc68a

  17. Alfvén H. Existence of electromagnetic hydrodynamic waves // Nature. 1942. V. 150. P. 405–406.

  18. Feygin F.Z., Pokhotelov O.A., Pokhotelov D.O., Mursula K., Kangas J., Braysy T., Kerttula R. Effect of heavy ions on ponderomotive forces due to ion cyclotron waves // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 20481–20486.

  19. Guglielmi A.V., Pokhotelov O.A. Geoelectromagnetic Waves. IOP Publ. Ltd, Bristol. 1996.

  20. Guglielmi A., Lundin R., Potapov A., Tsegmed B., Petrunin A. Field-aligned acceleration of ions by the Alfvén waves in the polar regions // Advances in Space Research. V. 37. № 3 2006. P. 617–621.

  21. Nekrasov A.K., Feygin F.Z. Ponderomotive modification of multicomponent magnetospheric plasma due to electromagnetic ion cyclotron waves // Astrophys. Space Sci. 2013. V. 346. P. 203–212

  22. Lundin R., Guglielmi A. Ponderomotive forces in Cosmos // Space Sci. Rev. 2006. V. 127. № 1–4. P. 1–116.

  23. Troitskaya V.A. Pulsation of the Earth’s electromagnetic field with period of the 1 to 15 seconds and their connection with phenomena in the high atmosphere // J. Geophys. Res. 1961. V. 66. № 1. P. 5–18.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика Земли

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал