Механизм генерации ультранизкочастотных электромагнитных колебаний в пограничной области плазменного слоя

Шевелёв М.М., Буринская Т.М.
  1. ИКИ РАН
В пограничной области плазменного слоя (ПОПС) регулярно наблюдаются потоки высокоэнергичных ионов,
движущиеся вдоль магнитного поля. В ходе многоспутникового эксперимента Cluster были обнаружены
ультранизкочастотные возмущения магнитного поля, распространяющиеся вместе с потоками ионов.
Характерные частоты и длины волн этих колебаний 0.004 – 0.02 Hz и 5 - 20 RE, соответственно. В качестве
механизма генерации таких колебаний мы исследуем развитие неустойчивости Кельвина-Гельмгольца (К-Г)
в потоке плазмы ограниченного размера, причём на величины альвеновской скорости и скорости звука не
накладывается никаких ограничений. В рамках трёхслойной модели аналитически было получено общее
дисперсионное уравнение для произвольной ориентации магнитных полей и скоростей потоков. Исследование
развития неустойчивости К-Г в зависимости от величины скорости звука показало, что возмущения с длинами
волн порядка или больше толщины потока могут нарастать в произвольномнаправлении даже при нулевой
температуре, в отличие от обычно рассматриваемого случая с одной границей.Показано, что рассматриваемая
система может быть неустойчива относительно роста длинноволновых колебаний и в случае, когда на одной из
границ скорость потока меньше суммы альвеновских скоростей в потоке и окружающей плазме. Построены
структуры собственных мод, и показано, что при низких температурах, характерных для ПОПС, моды имеют
осцилляторно-затухающий характер.