Нелинейное параметрическое взаимодействие волн в околоземной плазме тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

\Ъ °й

Н АЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ТЗЙЮВНА АСТРОНОМІЧНА ОБСЕРВАТОРІЯ

ФЕДУН ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ

УДК 533.9

Нелінійна параметрична взаємодія хвішь у навколоземній плазмі

01.03.03 - Геліофізика і фізика Сонячної системи

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Київ - 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському Національному університеті ім. Тараса Шевченка, м. Київ.

Науковий керівник - доктор фізико-математичних наук, професор

Юхимук Адам Корнішович, Головна Астрономічна обсерваторія НАН України, завідувач відділом.

Офіційні опоненти: члсн-кореспондснт НАН України, професор

Фомін Петро Іванович, інститут теоретичної фізики НАН України, завідувач відділом.

вченої ради по захисту докторських дисертацій при Головній Астрономічній обсерваторії НАН України Ду 3(г.£0$.С>І за адресою 252650, Київ, Голосіїв, ГАО НАН України. Початок засідань о (О годині.

З дисертацією можна ознайомитись в науковій бібліотеці ГАО НАН України за адресою 252650, Київ, Голосіїв, ГАО НАН України.

Автореферат розісланий еяСЬ і998 року.

Бурлак Генадій Миколайович, Київський Національний університет ім. Тараса Шевченка, професор кафедри теоретичної фізики;

Провідна установа -

Харківський державний університет міністерства освіти України, кафедра

г.и^мичпиі рцціиіриплпцл^і'и^п.

Захист відбудеться 2/гу0 исР 1998 року на засіданні Спеціалізованої

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради кандидат фізико-математичних наук

Гусєва Н.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Останнім часом не зменшується зацікавленість до іізного роду процесів які відбуваються у космічній плазмі, і зокрема, до явищ, що іроходять у магнітосфері та іоносфері Землі. Ця зацікавленість викликана тим, що до іього часу існують нерозв’язані проблеми як теоретичного так і практичного ;арактеру у цій області. З моменту відкриття того факту, що навколоземний простір іредставляє собою складну плазмову структуру, було витрачено немало зусиль для юяснення різного роду плазмових явищ які були виявлені під час багатьох ■ксяериментів. Під час теоретичного аналізу отриманих даних був встановлений

изноманітні типи хвиль, які в свою чергу можуть приймати участь у різних процесах ікі відбуваються у магнітосфері. Одним із джерел виникнення різного типу збурень у іавколоземній плазмі є вплив сонячного вітру на навколоземний простір. Сонячний »їтср під час взаємодії з магнітним полем Землі утворює магнітосферу яка має складну структуру, витягнуту в протилежному до Сонця напрямку. Через сонячний вітер іередається вплив динамічних процесів, що проходять на Сонці і це призводить до того, що магнітосфера перестає знаходитись у стані термодинамічної рівноваги і тому : можливою генерація різного типу хвиль. Таким чином, можна сказати, що існує ів’язок Сонце-Земля які представляють собою єдину систему, у якій електромагнітні іроцеси грають дуже важливу роль. Генерація хвиль може проходити різними шіяхами. В авроральиих областях Землі джерелом збудження та підсилення може бути :лектроний пучок, цей процес детально вивчений у роботах [1], [2]. Можливі також >ізного роду параметричні розпади хвиль. Важливим аспектом проблеми нелінійної іараметричної взаємодії є пояснення різних каналів розпаду хвиль у навколоземній ігтазмі. Нелінійні параметричні процеси грають визначальну роль у розвитку та цшаміці різного роду астрофізичнох явищ, які відбуваються у космічному середовищі, їиникаючі хвилі приймають участь у процесах перерозподілу енергії, переносу та ірискорення частинок, до винекнення аномальної дифузії, а також можуть бути механізмом утвореній неоднородностей у плазмі. Отже, вивчення виникаючих шзькочастотних та високочастотних хвиль за допомогою пучків, параметричного

розпаду та їх вплив на динамічні процеси у навколоземній плазмі, є досить актуальной теоретичною задачею на сьогодняшній день. Розвиток досліджень такого роду даі можливість більш повно уявити картину процесів, що відбуваються в магнітосфері т; іоносфері Землі, які проходять в умовах та масштабах, які неможливо промодслюваті в лабораторніх умовах.

ОСНОВНОЮ МЕТОЮ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ є дослідженні нелінійних параметричних нестійкостей, генерації різних типів хвиль та їх взаємодія : іоним пучком у Замагшчсніи плазмі, а також використання теорії для пояснений різноманітних процесів, що відбуваються в іоносфері та магнітосфері Землі.

НАУКОВА НОВИЗНА РОБОТИ.

НАУКОВА ТА ПРАКТИЧНА ВАЖЛИВІСТЬ РОБОТИ полягає в тому, що в ній отримані нові кнали розпаду електромагнітних та електростатичних хвиль. При розгляді нелінійної параметричної взаємодії альвенівськкх хвиль враховувались ефекті пов’язані з кінцевістю ларморівського радіусу та електроної інерційної довжини.

Результати цієї роботи можуть бути використані для інтерпритаці

ляп^аттлормши гттт*ао»яі о тагпм/ ттш

підготовці нових експериментів.

Обсяг дисертаційної роботи становить 102 сторінки, включаючи 16 малюнків список літератури з 10) роботи. Дисертація складається з вступу, 4'розділів т висновків.

з

ЛПРОБЛЩЯ РОБОТИ.

Результати які увійшли до дисертації, представлялись та доповідались на онференціях та нарадах:

1. Конференціях молодих вчених (Київ 1995,1996,1997)',

2. XXI General Assembly of the Europian Geophysical Society, Hague, The Jetherlands,6-10 May, 1996;

3. Міжнародному симпозіумі PLASMA 97 “ research and applications of lasmas” (Opole, Poland 1997);

4. 18-th symposium on plasma physics and technology (Prague, June 17-20,1997);

5. 8 th Scientific Assebly of LAGA with ICMA and STP Symposia, (Uppsala, 1997);

w "/чахIT Ст£ї"і£Г*іХі Д^^CrS'ihlV’ of tllS РиГСиІиП aOr'‘lVSlCtli Society ти&иЄЬиГс

icmiany, 1997;

7. XXIII General Assembly of the Europian Geophysical Society, Nice, France, 20-

4 April, 1998;

о tt~------..«4,aw«„ п/*«,лпЛ„;ї

o. na^KUDfiA tviviinapaA лаф^дрп uwipunuiviii ia ftuuviwj' lvmovoAUiu

аціонального університету ім. тараса Шевченка та наукових семінарах відділу фізики осмічної плазми Головної астрономічної обсерваторії НАН України.

ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ.

У ВСТУПІ роботи обгрунтована актуальність теми дисертації, описано учасне становище проблеми та проведено огляд літератури по вивченню нелінійних араметричвих процесів у навколоземній плазмі. Обмірковані мета роботи, новизна триманих результатів і подано короткий зміст роботи.

У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ роботи розглянуто утворення ленгмюрівського олітона в ізотропній плазмі за рахунок трихвильової взаємодії. Крім цього озглянуто два типи взаємодії швидких та повільних магнітозвукових солітонів (МЗС) частинками плазми: (1) черенківська взаємодія з холодним іонним пучком, який озповсюджуеться вздовж зовнішнього магнітного поля, що призводить до підсилення олітонів та (2) лінійне затухання Ландау солітонів. Взаємодія з пучком розглядається ільки для випадку близького до синхронізму і враховуються тільки повздовжні

збурення струму пучка. Ефекти нелінійної взаємодії хвиль з частинками не розглядались, задача розв'язується в наближенні малих амплітуд з використанням редукційного методу збурень (РМЗ). Сценарій взаємодії залежить від лінійно: розстройки 3 (різниці прекції швидкості пучка на напрямок розповсюдження солітон) і фазової швидкості лінійної хвилі). На початковій стадії взаємодії ріст амплітуда солітона з більшим додатнім значенням 5 відбувається швидше ніж у випадку : меншим 5, але рівень амплітуди, що відповідає насиченню взаємодії більший длз солітонів з меншим 8. При однакових вихідних параметрах для швидких МЗС насичення амплітуди досягається швидше ніж для повільних МЗС. Показано, щ< ефективна довжина взаємодії солітона з пучком може перевищувати розмір солітон; всього у декілька разів. Час життя солітона, що визначається Лінійним затуханняі Ландау, може бути набагато більше за час ефективної взаємодії з пучком.

У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ роботи вивчено параметричну взаємодії верхньогібридних та кінетичних альвенівських хвиль у магнітоактивній плазмі, допомогою дворідинної магнітогідродинаміки (МГД) отримано нелінійне дисперсійн рівняння, що описує трихвильву взаємодію. Знайдено інхримент нестійкості і оцінен час її розвитку для магнітосфсрної плазми, який складає біля 0.1 с. Показано, щ характерні частоти турбулентності кінетичних альвенівських хвиль, що збуджуютьс верхньогібридною хвилею накачки, поблизу геомагнітного екватора і в авроральніі зонах можут відрізнятися більше ніж на порядок. Проведений аналіз показує, ш трансформація верхньогібридних хвиль г. ефективним механізмом генераи низькочастотної турбулентності в магнітосферній плазмі.

У ТРЕТЬОМУ РОЗДІЛІ роботи запропоновано новий нелінійний механіз генерації кінетичних альвенівських хвиль (КАВ) та нижньогібридних хвиль (НГХ) однорідній замагніченій плазмі з малим плазмовим параметром ф-8япТ/Во2«1). якості механізма генерації розглядається параметрична нестійкість, де хвиля накачкі вістлерівська мода. Користуючись дворідинною МГД отримано дисперсійне рівняні для КАВ та НГХ. З комбінації цих двох рівнянь отримано нелінійне дисперсій рівняння, що описує трихвильву взаємодію. Знайдено інкримент нестійкості ' порогове значення для амплітуди хвилі накачки. Показано, що врахування кінетичні

ефектів в Альвенівських хвилях (кінцевості ларморівського радіусу іонів та інерційної електроної довжини) суттєво впливає на параметричну взаємодію хвиль.

Крім цього у цьому розділі розглянуто розпад нижньогібридної хвилі на нижньогібридну та кінетичну альвенівську хвилю.

Вивчено також нелінійне параметричне збудження верхньогібридних та кінетичних альвенівських хвиль у замагніченій плазмі з низьким плазмовим параметром р. Хвилею накачки є звичайна електромагнітна хвиля, яка розпадається на верхньогібридну та кінетичну альвенівську хвилю. Використовуючи дворідинну МГД отримано нелінійне дисперсійне рівняння, що описує трихвильву взаємодію. Знайдено інкримент розвитку нестійкості, який пропорційний електроній інерційній довжині (ае = с/со^. Отже, розглянутий нелінійній процес є можливим тільки у

випадку врахування інерції електронів у Альвенівських хвилях. Подібні нелінійні параметричні процеси можуть виникати в іоносферній плазмі під час нагрівних експериментів.

У ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДІЛІ роботи розглянуто нелінійну параметричну взаємодію кінетичних альвенівських хвиль та іонно-звукових хвиль у магнітоактивній плазмі. Цей процес є можливим тільки за умови врахування ефектів інерції електронів у альвенівських хвилях. Отримані результати використовуються для пояснення деяких иелшійних процесів у іоносферній та космічній пяазмах. Спостережувана електромагнітна турбулентність інтерпретується як кінетичні альвенівські хвилі з поперечною довжиною хвилі порядку електроної інерційної довжини.

У ВИСНОВКАХ наводяться її основні результати.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ.

1. Розглянуто утворення ленгмюрівського солітону в результаті трихвильвої взаємодії двух звичайних хвиль та однієї ленгмюрівської. Показано, що зміна солітонної огинаючої виникає в результаті накладення двох солітонів: трихвильвого та ленгмюрівського.

2. Розглянуто взаємодію іонного пучка з магнітозвуковим солітоном. Показано, що час життя солітона може бути набагато більшим за пас ефективної

взаємодії іонного пучка з магнітозвуковим солітоном. Це дозволяє зробити висновок, що підсилення солітону іонним пучком може існувати у реальній плазмі і з урахуванням затухання Ландау. Ефективна ширина взаємодії на якій відбувається формування солітону може всього в декілька разів перевищувати його розмір. Отримані результати використані для аналізу супушикових даних про сонячний вітер.

3. Вперше вивчено нелінійний механізм генерації дрібномастабних альвенівських хвиль за допомогою верхньогібридної хвилі накачки у магнітосфері Землі. У якості механізми збудження альвенівських хвиль розглянуто трихвильову параметричну взаємодію хвиль (розпад ВГХ на КАВ та ВГХ). Показано, що розглянута параметрична нестійкість може бути ефективним механізмом генерації дрібномасштабних альвенівських хвиль у магнітосфері Землі. Отримані результати добре узгоджуються з результатами супутникових спостережень.

4. Запропоновано новий нелінійний механізм генерації нижньогібридних хвиль за допомогою вістлерів. На основі дворідинної магнітогідродинаміки отримане нелінійне дисперсійне рівняння, що описує трихвильву взаємодію. Знайдено інкримеїп розвитку нестійкості і отримані кого оцінки для магнітосферної плазми. Результаті: теорії добре співпадають з даними спостережень, які отримано за допомогою супутника ОГО-5.

5. Вивчено нелініинии механізм генерації верхньогібридних та ольвешвськи) хвиль за допомогою звичайної електромагнітної хвилі. Отримані порогові умови тг інкримект розвитку нестійкості. Показано, що розпадний нелінійний процес < можливим за рахунок врахування скінцевості електроної інерційної довжини \ альвенівських хвилях. Розглянуті нелінійні явища можуть мати місце в іоносфернії плазмі під час проведення нагрівних експериментів. Дані отримані за допомогок шведско-німецького супутника РІІЕІА також вказують на те, що у верхній іоносфер існують альвенівські хвилі з довжиною хвилі порядку електроної інерційної довжини.

6. Запропоновано нелінійний механізм генерації іоно-звукових хвиль ; замагніченій плазмі. Показано, що у плазмі з низьким плазмовим параметром р ; результаті розпаду альвенівських хвиль можуть збуджуватись іоно-звукові хвилі Розглянутий нелінійний процес обумовлений врахуванням кінцевості інерційно електроної довжини у альвенівських хвилях. Отримані результати добре узгоджуютьс; з даними спостережень супутника РКЕМ який реєстрував кінетичні альвенівські хвил

а іоно-звукові хвилі.

ОСНОВЫ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ:

1. Юхимук А.К., Федун З.Н., Юхимук В.А. и др. Нелинейное взаимодействие лъвеновских и ионно-звуковых волн в магнитоактивной плазме II Космическая наука технология -! 996. -Т.2, №3-4. -С.44-48

2. Юхимук А. К.,Федун В.Н., ГОхимук В. А., Ивченко В.Н. Параметрическое побуждение верхнегибридных и кинетических Альвеновских волн в магнитоактивной лазме//Космическая няукя и технология. -199S. -Т.4, Na;. -С.!OS j 12.

3. Юхимук А. К., Федун В.Н., Юхимук В. А., Фалько О.Г. Генерация тектромагнитного излучение с помощью верхиегибридной волны накачки в імагниченной плазме II Космическая наука и технология. -1998. -Т.4, №1. -С.102-107.

4. Yukhimuk А.К., Voitenko Yu.M., Fedun V.N., Yukhirauk V.A. Generation of inetic Alfven wave by upper hybrid pump wave // J. Plasma Physics. -1998. -V60, #3. -.345-352.

5. Рапопорт ГО.Г., Сіренко O.K., Федун B.ivf. Взаємодія магяітозвукових міітонів з іонним пучком у замагніченій плазмі II УФЖ. -1998. -Т.43, №2. -С.169-176.

6. V.Grimalski, V.Fedun, Yu.Khotyaintsev, Yu.Rapoport. Nonlinear gravity and asma waves under resonance with higher harmonics II Proc. of 18th symposium on plasma lysics and technology. Prague, June 17-20,1997. -Prague. -1997. -P.4-7.

7. A.K. Yukhimuk, Yu.M.Voitcnko, V.A.Yukhimuk, V.N.Fedun, O.G.Faiko. onlinear mechanism for Alven waves generation in the magnetosphere and ionosphere // oc. of the International Symposium “PLASMA 97 Reseach and applications of plasmas”, moltowec near Opole, June 10-12,1997. -Opole (Poland). -1997. -P.371-374.

8. V.N.Fedun, O.K.Sirenko, Yu.G. Rapoport. Interaction of magnetosonic solitons th particles in magnetized plasma // Proc. of the International Symposium “PLASMA 97 :seach and applications of plasmas”. Jarnoltowec near Opole, June 10-12, 1997. -Opole oland). -1997. -P.367-370.

9. V.N.Fedun, Yu.G. Rapoport, O.K.Sirenko. Interaction of ion beam amd magnetosonic solitons in magnetosphere // Annales Geophysicae. -1996. P.II Suppl.II to -V.!4. -P.680.

10. A.K. Yukhimuk, V.N.Fedun Nonlinear interaction of kinetic Alfven waves ar ion acoustic wave in the ionosphere // Annales Geophysicae. -1997. -V.I5. -P.638.

11. Yu.M.Voitenko, A.K. Yukhimuk, V.N.Fedun, O.G.Falko. Nonlinear mechanism of kinetic Alfven waves generation in the magnitosphere // 8 th Scientific Asset of IAGA with ICMA and STP Symposia. -Uppsala (Sweden). -1997. -P.339.

12. Agapitov A. V., Fedim V.N., Grushin V.A., Ivchenko V.N., Klimov S.I., Leon N.A., Verkhogliadova O.P. ULF compressional waves in the dawn and dusk magnetosphc regions from the INTERBALL tail probe data // Annales Geophysicae. -1997. -V.15. -P.6j

13. J.Blecki J. Juchniewicz 14.V. Ivchsnko V.N. Fcdiin M.A. Leonov, S.K.lin*oT

S.Romanov, Z. Nemecek, J. Safrankova, J.A. Sauvaud, P. Triska. Case studies of the magnitopause crossings based on INTERBALL tail probe and MAGION-4 subsatellite d; // Annales Geophysicae. -1997. -V.15. -P.677.

!4. V.A. Yukhimuk,, A.K. Yukhimuk, V.N.Fedun, O.G.Falko. Nonlinear mechanism of electromagnetic radiation in the magnetized plasmas II Annales Geophysica 1998.-V.16.-P.657.

Особистий внесок Федун B.M. б опубліковані у співавторстві роботи полягаї тому, що ним:

• проведено аналітичне та чисельне дослідження утворення трихвильвого солітона в космічній плазмі.

• Досліджено процес підсилення магнітозвукового солітона іонним пучком поблизу фронту ударної милі в магнітосфері Землі.

• Побудована теорія нелінійної параметричної взаємодії ВГХ та КАХ в магнітосфері Землі.

• Запропоновано нелінійний механізм генерації ІІГХ в верхній іоносфері.

• Розвинута теорія та дано пояснення існуванню КАХ та ІЗХ які спостерігались за допомогою супутника “FREJA”.

ЛІТЕРАТУРА

1. Giirnett D. A., L. A. Frank. A region of intense plasma wave turbulencc 011 auroral field lines. J. Gcophys. Res., 1977, 82, 1031.

2. Gurnctt D. A., Anderson R.R. Tsurutani B.T. et al. Plasma wave turbulance at the magnetopause: observations from 1SEE 1 and 2. J. Geophys. Res., 1979, 84, 7043.

АНОТАЦІЯ

Федун B.M. Нелінійна параметрична взаємодія хвиль у навколоземній плазмі. -

Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня кандидата фізшео-математичних наук за спеціальністю 01.03.03 - Геліофізика та фізика Сонячної системи.- Київський Національний університет ім. Т. Г. Шевченка, м. Київ, 1998.

У дисертаційній роботі захищається і 2 наукових робіт, у яких розглянуто утворення ленгмюрівського солітона в результаті трихвильвої взаємодії двох звичайних електромагнітних хвиль та однієї ленгмюрівської. Показано, що зміна сояітоної огинаючої виникає у результаті накладення двох солітонів: трихвильвого та ленгмюрівського.

Розглянуто взаємодію іоного пучка (ІП) з магнітозвуковим солітоном (МЗС). Показано, що час життя солітона може бути набагато більшим за час ефективної взаємодії ІП та МЗС. Це дозволяє зробити висновок, що підсилення солітону ІП може існувати у реальній плазмі і з урахуванням затухання Ландау. Ефективна довжина взаємодії на якій відбувається формування солітона може всього у декілька разів перевищувати його розмір. Взаємодію ІП з МЗС досліджено також чисельно для малих часів взаємодії. Отримані результати використані для аналізу супутникових даних про сонячний вітер.

Вперше вивчено нелінійний механізм генерації дрібномасштабних альвенівських хвиль за допомогою верхньогібридної хвилі накачки у магнітосфері Землі. У якості механізма збудження альвенівських хвиль розглянуто трихвильову параметричну взаємодію хвиль (розпад ВГХ на КАХ та ВГХ). Показано, що

розглянута параметрична нестійкість може бути ефективним механізмом генераці дрібномасштабних альвенівських хвиль у магнітосфері Землі. Отримані результаті добре узгоджуються з даними супутникових спостережень.

Запропоновано новий нелінійний механізм генерації нижньогібридних хвиль з: допомогою вістлерів. Використовуючи дворідинну МГД отримано нелінійн дисперсійне рівняння, що описує трихвильову взаємодію. Знайдено інкримент розвите; нестійкості та отримані його оцінки для магнітосферної плазми. Результати теорі добре узгоджуються з даними спостережень, які отримані на супутнику ОГО-5.

Вивчено нелінійний мехенізм генерації верхньогібридних та альвенівськи: хвиль за допомогою звичайної електромагнітної хвилі. Знайдено порогові значення ті інкримент розвитку нестійкості. Показано, що розпадний нелінійний процес можливиі завдяки урахуванню скінцевості інерційної електроної довжини у альвенівськи: хвилях. Розглянуті нелінійні явища можуть мати місце у іоносферній плазмі під чаї нагрівних експериментів. Запропоновано нелінійний механізм генерації іоно-звуковиз хвиль у замагніченій плазмі. Показано, що у плазмі з низьким плазмовим парамотро\ Р у результаті розпаду альвенівських хвиль можуть збуджуватись іоно-звукові хвилі Розглянутий нелінійний процес обумовлений врахуванням скінцевості інерційно' електроної довжини у альвенівських хвилях. Дані отримані за допомогою шведсько, німецького супутника РРЛІА також вказують на те, що у верхній іоносфері існукт ' ЛЬВСНІВСЬКІ хвилі з довжиною хвилі порядку електроної інерційної довжини та іоно-звукові хвилі.

Ключові слова: космічна плазма, хвилі, нестійкості.

АННОТАЦИЯ

Федун В.Н. Нелинейное параметрическое взаимодействие волн в околоземной плазме. -Рукопись.

Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.03.03 - Гелиофизика и физика Солнечной системи. -Киевский Национальная Университет им Т.Г. Шевченка, г. Киев, 1998.

В диссертационной работе защищается 12 научных работ, в которых рассмотрено образование яенгмюровского солитона в результате трехволнового

и

іимодействия двух обыкновенных электромагнитных ВОЛІІ и одной ленгмюровской. жзззно, что изменение солитонной огибающей возникает в результате наложения ух солитонов: трехволнового и лешмгароиского.

Рассмотрено взаимодействие ионного пучка (ИП) с магнитозвуковым литоном (МЗС). Показано, что время жизни солитона может быть намного больше время эффективного взаимодействия ИП и МЗС. Это позволяет сделать вывод, что иление солитона ИП может существовать в реальной плазме и с учетом затухания індау. Эффективная длина взаимодействия на которой происходит формирование литона может всего в несколько раз превышать его размер. Взаимодействие ИП с ЗС исследовано также численно для малых времен взаимодействия. Полученные зуяьтаты использованы для анализа спутниковых данных о солнечном ветре.

ьвеновских волн с помощю верхнегибридной волны накачки в магнитосфере Земли, качестве механизма возбуждения альвеновских волн рассмотрено трехволновое раметрическое взаимодействие волн (распад ВГВ на КАВ и ВГВ). Показано, что усмотренная параметрическая неустойчивость может Сыть эффективным ;ханизмом генерации мелкомасштабных альвеновских волн в магнитосфере Земли, олученные результаты хорошо согласуются с данными спутниковых наблюдений.

Предложен новый нелинейный механизм генерации нижнегибридных волн с імощю вистлеров. На основании двухжидкостной МГД получено нелинейное ісперсионное уравнение, описывающее трехволновое взаимодействие. Найден ікремент развития неустойчивости и получены его оценки для матитосферной газмы. Результаты теории хорошо согласуются с данными наблюдений, щученными с номощю спутника ОГО-5.

Изучен нелинейный механизм генерации верхнегибридных и альвеновских ілн с помощю обыкновенной электромагнитной волны. Получены пороговые ловия и инкремент развития неустойчивости. Показано, что распадный нелинейный юцесс возможен благодаря учету конечности инерционной электронной длины в [ьвеновских волнах. Рассмотренные нелинейные явления могут иметь место в шосферной плазме во время нагревных экспериментов. Данные полученные с >мощыо шведско-немецкого спутника ГК.Е.1Л также указывают на то, что в верхней шосфере существуют альвеновские волны с длиной волны порядка электронной

инерционной длины.

Предложен нелинейный механизм генерации mohho-ivricorhx волн замагниченной плазме. Показано, что в плазме с низким плазменным параметром у результате распада альвеновских волн могут возбуждаться ионно-звуковые вол* Рассмотренный нелинейный процесс обусловлен учетом конечности инерционн электронной длины в альвеновских волнах. Полученные результаты xopoi согласуются с данными наблюдений спутника FREJA который регистриров кинетические альвеновские и ионно-звуковые волны.

Ключевые слова: космическая плазма, волны, неустойчивости.

ABSTRACT

Fedun V.M. Nonlinear parametric waves interaction in the near Earth plasm Manuscript.

The dissertation work for obtaining of scientific degree of the candidate of physi and mathematical sciences in speciality 01.03.03 - Geliophysics and physics of the So system. -The Kiev National univercity T.G. Shevchenka, Kiev, 1998.

There are 12 scientific works defended. The formation of the Lengmyr soliton fr< behind interaction of the two ordinary electromagnetic waves with Lengmyr wave considered.

It is shown that modification of the soliton envelope - the result of the interacti two solitons: Lengmyr and threewave.

Interaction of the ion beam (IB) with magnetosonic soliton (MSS) of srn amplitude is considered. It is shown that the effective length of the soliton-beam interacti can be only a few times more than the soliton dimension. The lifetime of a soliti determinated by the linear Landau damping, can be much more than the time of interaction with beam. Interaction of the MSS and IB is investigated numerically a analitically for the case of small time interaction. This results use for analysis of the satell data about the Solar wind.

The nonlinear mechanism for kinetic Alfven waves (KAWs) excitation by upp hybrid waves (UHWs) is discussed. Taking into account perpendicular dispersion of KA'

used by finite ion Larmor radius and electron inertia effects, examine a new channel for HW decay, in which pump UHW decays into another UHW and low-frequency KAW: flW KAW+UHW. Nonlinear dispersion relation is derived and growth rate of the rametric decay instability is calculated for a pump UHW propagating at an arbitrary angle the background magnetic field. We found that resulting KAWs often have a two-peaked ectrum with different perpendicular dispersions.

Using satellite observations, the analytical results are applied to show that insidered process represents an effective mechanism for the KAWs generation and msequent spreading of the UHW spectrum in the magnetosphere of Earth.

The new nonlinear mechanism of lower-hybrid waves generation with the aid of histlers have been investigated in present work. Two-fluid magnetohydrodynamics is used ;r the description of wiTvcs rsararnetric interaction. The nonlinear dispersion

juation for the coupling waves, the instability growth rate y and threshold value for uplitude of the pump wave are found. The results of the theory explain the sattelite OGO-5 ata.

Nonlinear parametric excitation of kinetic Alfven waves and upper hybrid waves in a lagnetized plasma is considered. The ordinary electromagnetic wave is the pumping wave, he nonlinear dispersion equation for the coupling upper hybrid and kinetic Alfven waves is iund. We found also the instability growth rate y, which proportional io ejection inercional aigth (ae~ c/a>lie). Therefore, this process is possible only if one takes the electron inertia

sr Alfven waves iiito account. This theoretical results use for explain of the some physical recesses in the ionospheric plasma during active experiments.

Nonlinear mechanism of the ionic-acoustic waves generation in the magnetised iiasma is considered. It is shown that in plasma, with low plasma parameter /7, can be xcitation of the ionic-acoustic waves owing the Alfven waves decay. The instability growth ate is proportional to electron length. This theoretical results use for explain of the some ihysical processes in the ionospheric plasma during active experiments. For instance, the lata from the swiss-germany ‘FREJA’ satellite show a close relationship between Alfven vave activity and ionic-acoustic wave activity within auroral energization regions. These pikes of electromagnetic turbulence are interpretated as kinetic Alfven waves with ransverse scale of the order of the electron inertia length c/ cope «1 km.

Key words: space plasma, waves, instability.