close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Температура электронов и геометрия магнитного поля в тонких

код для вставкиСкачать
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОНОВ В
ТОНКИХ ТОКОВЫХ СЛОЯХ
Л.М. Зеленый,
А.В. Артемьев, А.А. Петрукович
ИКИ РАН
Interball-tail
Cluster mission
ОФН-15, ИКИ 2011
Cluster mission
Тонкие токовые слои
Runov et al. 2005
Профиль плотности тока соответствует
профилю из модели ТТС
(Zelenyi et al. 2004, доклад Х.В. Маловой)
Nakamura et al. 2006
Artemyev et al. 2008
Runov et al. 2006
Вложенность ТТС
Относительно хорошо изучена общая
Меры вложенности
be=Bструктура
ext/B0
ТТС (профили плотности тока,
2
2
nin/nout=be /(be -1)
вложенность) и ионная составляющая ТТС
распределения,
пролётные и
<nin/nout>~1.2
<B(функция
0/Bext>~0.4
захваченные траектории и т.д.)
О структуре электронной компоненты ТТС
известно гораздо меньше!
be=3
nin/nout=1.1
Распределения соотношений B0/Bext и nin/nout
для статистики из 43 пересечений ТТС
Artemyev et al. 2010
Модель ТС
Харриса
наблюдения
Bx/Bmax
Cluster mission
be=2
nin/nout=1.3
Bx/Bmax
Профили температуры (2T+TII)/3 электронов
энергия электронов (Interball) Interball-tail
как функция магнитного поля
для двух пересечений ТТС
Температура электронов (С2) как
функция магнитного поля для
четырёх пересечений ТТС
Cluster mission
Температура
электронов падает
при удалении от
нейтральной
плоскости!
Температура электронов
Te
z
x
0
z, Bx
x
Te
Рост температуры электронов вместе с ростом Bz
2 5
Tverskoy 1972
Te ~ B z
Lyons 1982
Te ~ B z ,
2a
Для частиц с далёкими
точками отражения
a ~1 3
Нагрев электронов за счёт конвекции в 2D геометрии (/x≠0)
z
конвекция
x
Параметры
токового слоя
в точке
наблюдения
Bz
be=Bext/B0
bn=Bz/B0
x
Толщина
токового слоя
Нагрев электронов в ходе конвекции
за счёт сохранения инвариантов движения
Тверской 1972,
Зелёный и др. 1990
Нагрев электронов за счёт конвекции в 2D геометрии (/x≠0)
Инварианты
2
v
~ const
B
2
v
3 2
B 1 2 ~ const
v
a
a 1
ab
b 1
Te ~ B z
Электроны, дрейфующие
к Земле в нейтральной плоскости
2
2
b db
Te ~ B
Электроны с далёкими
точками отражения
2 5
z
Теоретические профили температуры электронов
Наблюдаемые профили температуры
электронов в токовых слоях
Температура электронов как
функция магнитного поля для
четырёх пересечений ТТС
Температура электронов
падает с удалением от
нейтральной плоскости!
Данные спутниковых
измерений (Cluster 2)
Профили, полученные в
рамках модели
адиабатического
нагрева электронов
Параметры экспериментальных профилей
температуры электронов
Аппроксимация экспериментальных данных
2
T e T e m ax 1 T e B x B ext Статистика: 62 пересечения
ТТС за 2001, 2002 и 2004
года
Продольные масштабы ТТС
Приравнивая коэффициенты T из
наблюдений и модели, можно получить
оценку на продольные масштабы Lx
ТТС в хвосте магнитосферы Земли.
Большинство наблюдаемых
ТТС обладает Lx в
диапазоне от 5 до 20
радиусов Земли.
Распределение продольных масштабов Lx.
Соотношение масштабов ТТС
Распределение отношения продольного
и поперечного масштабов
Для большинства ТТС
отношение Lx/L~25
Соотношение масштабов ТТС
2D ТС c l=1
z
x
p
x
z
1
c
jy Bz
1D ТТС c l>1
x
эффекты негиротропности
l=bnLx/L
Если l =1,то весь продольный силовой баланс в ТС поддерживается
градиентами вдоль x (Schindler 1972, Lembege and Pellat 1982). Для l>1
часть баланса обеспечено инерцией ионов на пролётных траекториях
(Burkhart and Chen 1993)
Эффекты вложенности ТТС
Продольный инвариант,
как функционал плотности тока
J cB z v 0 4 j m ax
a
a 1
1 v 0
2
ab
j b b 1
v0 2
2
b db
Плотность тока для вложенного ТТС
j bx 1 b 2 1 1 b 2 b 2 ,
e e
x
2
2
2
1 b x , 1 b x be
2
Два управляющих параметра
2
be B ext / B 0
и
2
b x be
Наблюдение вложенных ТТС
Два наклона в профиле
температуры
Выводы:
• Динамика адиабатических электронов в токовых
слоях существенно зависит от градиента ∂Bz(x)/∂x
• Модель адиабатического нагрева электронов в ходе
конвекции позволяет описать наблюдаемое плавное
падение температуры Te при удалении от
нейтральной плоскости (Bx~0)
• Сопоставление модели и данных наблюдения
позволяет определить продольный масштаб
Lx~(∂lnBz/∂x)-1:
5 RE<Lx<20 RE
<Lx/Lz>25 <bnLx/Lz>~5
• Учёт вложенности позволяет определить проявление
двойного масштаба в распределении температуры Te
Документ
Категория
Презентации по физике
Просмотров
4
Размер файла
1 806 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа