О волновых явлениях в области кольцевого тока Земли тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЗЕМНОГО МАГНЕТИЗМА, ИОНОСФЕРЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

На правах рукописи УДК 550.383

Гамаюнов Константин Валентинович О ВОЛНОВЫХ ЯВЛЕНИЯХ В ОБЛАСТИ КОЛЬЦЕВОГО ТОКА ЗВМИ Специальность 01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Москва - 1593

Работа выполнена на кафедре теоретической физики Алтайского Государственного Университета.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор физико - математических наук, профессор Г.В.Хазанов.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор физико - математических наук, профессор М.Г.Деминов, доктор физико - математических наук, профессор Г.Л.Гдалевич.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: НИИ ЯФ МГУ, г. Москва.

Зашита диссертации состоится "ЛО" 1993 г.

в ' У часов на заседании Специализированного Совета К 002.83.01 при Институте Земного Магнетизма, Ионосферы и Распространения Радиоволн РАН по адресу: 142092, г. Троицк, Московская область. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЗШ1Р РАН.

Автореферат разослан "ЛС-^-СТ^Л^^-) 1993 года,

Ученый секретарь Специализированного Совета,

кандидат физико - математических наук ^ ~ Ю.С.Ситнов

1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В системе плазмосфера - кольцевой ток могут возбуждаться коллективные степени свободы. Действительно, ионы кольцевого тока, обладая неравновесным распределением по скоростям (анизотропия температуры и азимутальный дрейф), при взаимодействии с плотной и достаточно холодной (Н " 10+100 см"3, Т " 1 эВ) плазмосферой. могут вызывать генерацию некоторых волновых мод. В частности, анизотропия протонов кольцевого тока является источником свободной энергии для возбуждения альфвенов-ских волн. Наблюдения на спутниках подтвердили наличие высокой волновой активности в зоне перекрытия кольцевого тока и плазмо-сферы Земли. В свою очередь, возбуждаемые волны, взаимодействуя с частицами фоновой плазмы и кольцевого тока, оказывают существенное влияние на динамику как плазмосферы, так и верхних слоев ионосферы. В этой связи, изучение волновых эффектов, вызываемых кольцевым током, и их влияния на динамику околоземной плазмы является необходимым элементом исследований в области магнито-сферной физики.

Цель работы. 1) Продолжить теоретическое изучение волновых явлений в магнитосфере Земли, связанных с анизотропным характером распределения по скоростям протонов кольцевого тока. 2) По-возмокности, учесть влияние волн, генерируемых кольцевым током, на динамику магкктосфэрной плазмы и сопутствующие эффекты.

Научная новизна работы. В данной диссертационной работе впервые получены следующие результаты.

1) Система уравнений гидродинамики, учитывающая квазилинейное взаимодействие произвольного типа волн с любыми частицами платмы (учтены как резонансное, так и адиабатическое взаимодействия) и

индуцированное рассеяние МГД-волн на фоновых плазмосферных протонах.

2) Квазилинейное взаимодействие альфве.човских и быстрых мапшто-звукових волн с электронами приводит к возбуждению дрейфовых колебаний в области перекрытия кольцевого тока и плазмосферы Земли.

3) Пространственно-временные профили основных плазмосферных параметров (концентрация, температура и тепловой поток) с учетом квазилинейного взаимодействия МГД-волн с электронами и индуцированного рассеяния на протонах фоновой плазми.

4) Возможность насыщения уровня турбулентности альфвеновских и быстрых мапштозвуковых волн в приэкваториальной области кольцевого тока, благодаря потоковой генерации шшнегибридных колебаний.

5) Дисперсионное уравнение, описывающее параметрическое возбуждение продольных и электромагнитных высокочастотных мод в поле низкочастотно!« дипольной накачки вблизи-под порогом потоковой неустойчивости.

6) Теоретическая оценка плотности энергии нижнегибридных колебаний, параметрически возбуждаемых в поле альфвеновских и/лнбо быстрых магнитозвуковых волн, совпадает с результатами спутниковых наблюдений вблизи геомагнитного экватора в зоне кольцевого тока.

7) Изменение дисперсионных свойств МГД-волн, вызываемое добавкой горячих анизотропных протонов, т. е. кольцевым током.

8) Линейная трансформация альфвеновских волн в быстрые магнито-звукоаые при распространении в слабонеоднородной плазме с примесью горячих анизотропных протонов.

9) Уравнения, описывающие эволюцию сильнонелинейных МГД-волн в

плазме содержащей добавку горячих анизотропных ионов.

10) Некоторые стационарные решения полученных нелинейных уравнений.

11) Критерии модуляционной неустойчивости монохроматических МГД-волн конечной амплитуды в плазме с добавкой горячих анизотропных ионов.

12) Появление крупномасштабного продольного электрического поля на нелинейной стадии эволюции альфвеновских волн в плазме с добавкой горячих анизотропных ионов.

Научная и практическая ценность. Научная ценность работы состоит в продолжении теоретического изучения волновых явлений в области кольцевого тока Земли. Ряд оригинальных результатов, полученных в работе, способствует более глубокому пониманию физических процессов связанных с кольцевым током и, кроме этого, представляет интерес для физики плазмы и астрофизики.

Достаточно общий вид вкладов в уравнения гидродинамики от интегралов столкновений, учитывающих квазилинейное взаимодействие и индуцированное рассеяние, делает результаты первой главы практически важными при моделировании динамических процессов не только в магнитосфере Земли, но и в других астрофизических объектах.

Материалы, излагаемые во второй главе, в меньшей степени носят прикладной характер. Хотя, вне сомнения, результаты параграфа 2.1 и некоторые следствия из параграфа 2.2 имеют существенное значение для целей объяснения спектров ионно-циклотронных и нижнегибридных волн, наблюдаемых в зоне кольцевого тока. Параметрическое возбуждение высокочастотных волн, рассмотренное в параграфах 2.2 и 2.3, представляет интерес как для физи:<и плазмы, в частности, в связи с эффектом плазменного мазера так и

для астрофизических приложений. Помимо возбуждения пижнегибрид-ных колебаний, параметрические эффекты могут оказаться весьма полезными при интерпретации еолноьых явлений во время искуствен-ной инжекции бария или лития в магнитосфере Земли, поскольку, внутри облаков наблюдаются достаточно интенсивные свистовые и альфвеновские волны, которые могут выступать в роли накачки.

В главе 3 впервые поднимается вопрос о влиянии горячих анизотропных протонов кольцевого тока на дисперсионные свойства возбуждаемых МГД-волн. Полученные нетривиальные результаты представляют ценность как для физики плазмы, так и с точки зрения геофизических приложений. В частности, в параграфе 3.2 мы обращаем внимание на то, что появление быстрых магнитозвукових волн, наблюдавшихся на спутнике 1ЯМ, трудно объяснить линейной трансформацией альфвеновских волн в неоднородной плазме содержащей добавку ионов гелия. В то-же время, учет горячих анизотропных протонов кольцевого тока способен устранить указанную трудность.

Появление крупномасштабного продольного электрического поля на нелинейной стадии эволюции альфвеновских волн может оказывать существенное влияние на динамику фоновых плазмосферных частиц. Л нелинейные эволюционные уравнения, полученные в параграфе 3.3, являются необходимыми для дальнейшего изучения нелинейных МГД-волн в плазме с добавкой горячих анизотропных ионов.

Личное участие автора. Основные результаты первой и второ/ глав получины автором совместно с Э.Н.Криворуцким. Расчеты плазмосферных параметров (температура, концентрация и поток тепла при развитой волновой активности А- и БМЗ-волн выполнены сов местно с О.А.Горбачевым. Результаты третьей главы получены авто ром самостоятельно.

Защищаемые положения.

1) Система уравнений гидродинамики, учитывающая квазилинейное взаимодействие произвольного типа волн с любыми частицами плазмы (учтено как резонансное, так и адиабатическое взаимодействия) и индуцированное рассеяние Л- и БНЗ-волн на фоновых плазмосферных протонах.

2) Возбуждение дрейфовых колебаний в области перекрытия кольцевого тока и плазмосферы Земли как следствие квазилинейного взаимодействия А- и ВМЗ-волн с электронами плазмосферы.

3) Возможность насыщения А- и БМЗ-турбулентности в приэкваториальной области кольцевого тока благодаря потоковой неустойчивости НГ-колебаний.

4) Дисперсионные уравнения, описывающие параметрическое возбуждение высокочастотных продольных и электромагнитных колебаний в поле низкочастотной диполыюй накачки вблизи-под порогом потоковой неустойчивости.

5) Параметрическое возбуждение ИГ-колебаний МГД-волнами в зоне пересечения кольцевого тока и плазмосферы Земли.

6) Влияние добавки горячих анизотропных протонов на дисперсионные свойства А- и БМЗ-волн и возможность трансформации А-волн в БМЗ при распространении в зоне кольцевого тока.

7) Нелинейные уравнения, описывающие эволюцию альфвеновских волн, распространяющихся вдоль внешнего магнитного поля в плазме, содержащей добавку горячих анизотропных ионов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано в российских и международных журналах 9 работ.

Алробация работы. Материалы диссертации докладывались на XIV Всесоюзном семинаре по параметрической турбулентности и нелинейном явлениям в плазме (Москва, 1990), VI Всесоюзной конференции

"Взаимодействие электромагнитных излучений с плазмой" (Душанбе, 1991), научных семинарах ЛГУ, ИЗМИР РАН, НИИ ЯФ> МГУ.

Структура И объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, одного приложения и 7 рисунков. Общий объем 194 страницы. Библиография вкличает 137 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. Во Введении определен предмет иследований, обосновывается актуальность выбранной темы и кратко освещается состояние вопроса к настоящему времени. Сформулирована цель работы. Изложены структура диссертации, научная новизна и научно-практическая ценность полученных результатов.

Первая глава. Целью первой главы является получение вкладов ь уравнения гидродинамики, которые учитывают взаимодействие ионно- циклотронных волн, генерируемых в области перекрытия кольцевого тока и плазмосферы Земли (и регистрируемых на спутниках), с частицами фоновой плазмы.

В параграфе 1.1 получены моменты квазилинейного интеграла столкновений, описывающие взаимодействие произвольного типа волн с любыми частицами плазмы. Кроме .резонансного взаимодействия, учтено, также, и адиабатическое, которое в ряде случаев вносит вклад сравнимый с резонансным (например, при взаимодействии ленгмюровских волн с электронами, резонансное и адиабатическое взаимодействия дают одинаковые по величине и противоположные по знаку вклады). Предложенная в данном параграфе методика получения моментов квазилинейного интеграла столкновений позволяет без труда получить моменты любого порядка. Уравнения гидродинамики, содер«ащие соответствующие моменты квазилинейного интеграла

столкновений (полученные в данном параграфе в достаточно общем виде), могут использоваться при моделировании различных динамических процессов не только в области кольцевого тока, но и в других областях магнитосферы Земли и магнитосферах других планет. В заключении этого параграфа, используя полученные моменты квазилинейного интеграла общего вида, нами приводятся вклады в уравнения гидродинамики, пригодные для описания взаимодействия МГД-волн и частиц в области кольцевого тока.

В параграфе 1.2 рассмотрено индуцированное рассеяние альфве-новских и быстрых магнитозвуковых волн на протонах фоновой плазмы в области кольцевого тока Земли. Сечение индуцированного рассеяния получено для многокомпонентной плазмы при условиях: VTa « VA ~ тепловая скорость частиц на которых происходит

рассеяние, Va - альфпеновская скорость); углы распространения волн не близки к п/2 (cos в > (и /и ),/z) и частоты взаимодейст-

» i

вующик волн меньше гирочастот каждого сорта частиц. В заключении параграфа, для электрон-протонной плазмы приведены моменты интеграла столкновений, описывающего рассеяние МГД-волн на протонах. Уравнения гидродинамики, с включением найденных моментов, описывают динамику фоновых протонов в области повышенной волновой активности МГД-волн.

В параграфе 1.3 рассмотрены некоторые геофизические следствия результатов, полученных в двух предыдущих параграфах. Считалось, что в области интенсивного взаимодействия волн и частиц плазма электрон-протонная, а основные механизмы воздействия альфвеновских и быстрых магнитозвуковых волн на частицы фоновой плазмы следующие: 1) квазилинейное взаимодействие с электронами на черенковсксм резонансе (параграф 1.1); 2) икдуць'роьа.чнг;" рассеяние на протонах (параграф 1.2). Аналитически исследуется

влияние квазилинейного взаимодействия на дрейфовые колебания Показано, что инкремент генерации этих колебаний, возникающий благодаря наличию квазилинейного источника в уравнениях гидродинамики, для типичных магнитосферных параметров может превышать кинетический инкремент. В качестве другой иллюстрации использования полученных в данной главе результатов приводятся расчеты основных плазмосферных параметров (концентрация. температура и поток тепла) с учетом волнового воздействия Расчеты проведены в рамках численной модели плазмогферы, основанной на решении урав-лений гидродинамики в 13-ти моментнлм приближении. Обнаружено хорошее качественное согласие со спутниковыми наблюдениями.

В параграфе 1.3 считалось, что ионы кольцевого тока лишь вызывают волновую активность .и не оказывают влияния на дисперсионные свойства самих волн (вносят вклад только в антиэрмитовую часть тензора диэлектрической проницаемости). Кроме этого, в гидродинамических уравнениях не учитывалась горячая анизотропная компонента. Иначе говоря, роль кольцевого тока свелась к роли "бестелесного" источника МГД-волн, спектр которых брался из спутниковых наблюдений.

Вторая глава. В главе 1 было рассмотрено непосредственное влияние альфвеновских и быстрых магнитозвуковых волн на динамику частиц плазиы. Однако, МГД-волни, Генерируемые анизотропными протонами кольцевого тока, могут, также, возбуждать другие плазменные моды, которые уже иначе, чем НГД-колебания, взаимодействуют с частицами плазмосферы. Поэтому, появляется дополнительный канал передачи энергии от альфвеновских и быстрых магнитозвуковых волн (а значит и от кольцевого тока) к частицам, который, наряду с непосредственным .воздействием, должен быть учтен при рассмотрении динамики плазмы. Рассмотрению отдельных процессов

такого рода и посвящена глава 2 (везде в этой главе рассматривается двух-компонентная плазма).

В параграфе 2 1 рассмотрена потоковая неустойчивость нижнегибридных колебаний в поле МГД-волн. Механик яотоконои неустойчивости "работает" если скорости члектронов и ионов, приобретаемые н поле внешней волны, удовлетворяют неравенству |U - U | > V Как показали оценки вдоль траектории распространения альф веновских волн, это неравенство выполняется в области перекрытия кольцевого тока и плазмосферц только вбпизи геомагнитного экватора. Приведено оценочное значение плотности энергии возбуждаемых нижнегибридных колебаний, которое позволяет предположить возможность коллапса и, как следствие, нагрев частиц на "хвостах", функций распределения Указано, что рассмотренная потоковая генерация нижнегибридных колебаний мокет приводить к насыщению уровня турбулентности альфвеновских и быстрых мапшто-звуковых волн в приэкваториальной зоне кольцевого тока.

При удалении от экватора, неравенство |U - II | > V нарушается и механизм потоковой неустойчивости "выключается". В этой связи, естественным образен возникает вопрос: как будет происходить процесс генерации нижнегибридных колебаний под порогом потоковой неустойчивости? В параграфе 2.2, для этого случая, нами получено дисперсионное уравнение продольных колебаний в поле низкочастотной дипольной накачки и приведено его решение. Отличие рассмотренной ситуации от хорошо изученной параметрической неустойчивости высокочастотных волн в поле низкочастотной накачки заключается в том, что изучаемая нами система находится вблизи-под порогом потоковой неустойчивости. В качестве примера приведены инкременты генерации нижнегибридных и ленгмюровских колебаний. Оценка плотности энергии нижнегибридной турбулентное-

ти, при таком механизме возбуждения, совпадает по порядку величины с плотностью энергии, измеренной вблизи внутренней границы кольцевого тока.

Изучение эффекта генерации высокочастотных воли в присутствие низкочастотных колебаний полезно не только при исследовании космического пространства, но, также, актуально с точки зрения физики плазмы. В частности, в связи с эффектом плазменного мазера. Как показано в параграфе 2.2, приближение регулярных фаз дает качественно иной результат, по сравнению с приближением случайных фаз, обычно используемом при исследовании этого эффекта. В этой связи, полезно произвести обобщение подхода, предложенного в параграфе 2.2 для описания параметрического возбуждения продольных высокочастотных мод в поле низкочастотной диполь-ной накачки, на случай возбуждения электромагнитных волн. Именно этому и посвящен параграф 2.3. Получено общее дисперсионное уравнение и проанализированы некоторые частные случаи.

Третья глава. В главах 1 и 2, при рассмотрении эффектов взаимодействия ионно-циклотронных волн с частицами плазмы и возбуждении других мод, мы считали, что горячие анизотропные протоны кольцевого тока проявляют себя только посредством генерации МГД-волн. Другими словами, они вносят вклад только в анти-эрмитовую часть тензора диэлектрической проницаемости. Глава 3 посвящена рассмотрению эффектов, связанных с учетом влияния добавки горячих анизотропных протонов кольцевого тока на дисперсионные свойства МГД-волн.

В параграфе 3.1, в линейном приближении, рассмотрено влияние малой добавки горячих анизотропных ионов на свойства МГД-волн. Показано, что учет вклада горячей анизотропной компоненты в эрмитову» часть тензора диэлектрической проницаемости приводит к

качественному изменению частотных спектров альфвеновских и быстрых магнитозвуковых волн. В частности, при определенных значениях волнового вектора появляются апериодическая неустойчивость альфвеновских и возможна смена поляризаций МГД-волн.

В настоящее время является общепринятой точка зрения, что появление правополяризованных ICH's в области перекрытия кольцевого тока и плазмосферы Земли обязано наличию ионов гелия в фоновой плазме. Если частота генеририруемых левополяризованных ICW's больше локальной частоты пересечения (crossover frequency), то, распространяясь в область больших магнитных широт, в зоне, где их частота сравнивается с локальной частотой пересечения, они трансформируются в правополяризованные ICW's. Однако, на спутнике ЛМРТЕ/ТЯЫ были зарегистрированы правополяризованные волны с частотой существенно меньшей гирочэстоты ионов гелия, поэтому, использование общепринятого механизма для объяснения наличия правополяризованных волн сталкивается с трудностями. В параграфе 3.2 нами предложен линейный механизм трансформации в неоднородной плазме альфвеновских волн в быстрые магнитозвуко-вые, связанный с модификацией частотного спектра МГД-волн за счет протонов кольцевого тока. Частота, при которой возможна трансформация зависит от относительной концентрации горячих анизотропных прогонов и может изменяться в значительных пределах. В связи с этим, предложенный механизм трансформации служит дополнением к общепринятому и может быть использова» при устранении указанных выше трудностей.

Изменение дисперсионных свойств альфвеновских и быстрых магнитозвуковых волн в плазме с малой добавкой горячих анизотропных ионов может оказать существенное влияние на нелинейные гвойства этих волн. В параграфе 3.3 получены уравнения, описыва-

ющие эволюцию нелинейных МГД-волн в такой плазме. Полученные уравнения качественно отличаются от хорошо известного уравнения DHLS, переходя в него при больших волновых числах. В данном параграфе приведены, также, некоторые стационарные решения полученных уравнений и рассмотрена модуляционная неустойчивость монохроматических волн конечной амплитуды. Кроме этого, показано. что благодаря наличию в плазме горячих анизотропных ионов нелинейная стадия эволюции волн сопровождается появлением крупномасштабного продольного электрического поля ориентированного вдоль внешнего магнитного. Возникающее электрическое поле может оказывать существенное влияние на ускорение частиц фоновой плазмы.

В Заключении кратко сформулированы основные результаты и выводы работы. Приводится информация о личном участии автора и перечислены защищаемые положения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1) Получены вклады в уравнения гидродинамики, учитывающие квазилинейное взаимодействие произвольного типа волн с любыми частицами плазмы (учтено как резонансное, так и адиабатическое взаимодействия) и индуцированное рассеяние ИГД-волн на фоновых плазмосферных протонах. Методика получения моментов квазилинейного интеграла, предложенная в работе, позволяет легко записать моменты любого порядка. Достаточно общий вид полученных вкладов делает их пригодными для моделирования динамических процессов не только в области кольцевого тока, но и в других частях магнитосферы, а также, в магнитосферах других планет (Сатурн, Юпитер, Меркурий).

2) Показано, что квазилинейное взаимодействие Л- и ВИЗ-волн с электронами приводит к возбужденно дрейфовых колебаний з области перекрытия кольцевого тока и плазмосферы Земли, распространяющихся преимущественно в азимутальном направлении. Для типичных магнитосферных параметров, инкремент имеет значение -¡/и ~ 10~л

о

и может превышать кинетический инкремент генерации этих вали.

3) Получены пространственно-временные профили основных плазма -сферкых параметров (концентрация, температура и тепловой поток) с учетом квазилинейного взаимодействия Л- и БМЗ-волн с электронами и индуцированного рассеяния на протонах фоновой плазмы. Расчеты проводились в рамках численной модели плазмосферы, основанной на решении уравнений гидродинамики в 13-ти моментном приближении. Обнаружено качественное согласие со спутниковыми измерениями электронной и ионной температур. В тоже время, указано на необходимость дальнейшего совершенствования модели плазмосферы путем учета дополнительных механизмов, контролирующих тепловой режим системы ионосфера-плазмосфера.

4) Указано на возможность потоковой генерации НГ-колебаний ь поле ИГД-волн в приэкваториальной области кольцевого тока. Приведенная оценка плотности энергии НГ-колебаний позволяет предположить возможность коллапса и ускорения частиц фоновой плазмы на "хвостах" функций распределения. Отмечено, что процесс возбуждения НГ-колебаний в поле А- и БМЗ-волн может стабилизировать МГД-турбулентность на наблюдаемом уровне.

5) Получены дисперсионные уравнения, описывающие параметрическое возбуждение высокочастотных продолыш.х и электромагнитных волн и поле низкочастотной дипольной накачки вблизи-под порогом потопа-вой неустойчивости. Проанализированы некоторые частные случаи. Оценка плотности энергии НГ-колебаний, параметрически возбуидае-

мых в поле МГД-волн, совпадает с величиной, полученной из спутниковых измерений в зоне кольцевого тока. Рассмотренное параметрическое возбуждение высокочастотных мод в поле низкочастотной дипольнон накачки представляет интерес как для астрофизических приложений, так и для физики плазмы, в частности, в связи с эффектом плазменного мазера. Параметрические эффекты могут оказаться весьма полезны при интерпретации волновых наблюдений во время искуственных инжекций бария или лития в магнитосфере Земли, т. к. внутри облаков наблюдаются достаточно интенсивные свистовые и альфвеновские колебания, которые могут выступать в роли накачки.

Указано на необходимость детального рассмотрения процессов взаимодействия возбуждаемых волн с частицами плазмы. Включение этого взаимодействия в уравнения гидродинамики позволит учесть влияние рассмотренных волновых эффектов на динамику магнитосфер-ной плазмы.

6) В линейном приближении рассмотрено влияние добавки горячих анизотропных протонов кольцевого тока на дисперсионные свойства А- и БМЗ-волн. Наблюдается качественная перестройка • дисперсионных зависимостей. При определенных значениях волнового вектора появляется апериодическая неустойчивость альфвеновских и смена поляризаций МГД-волн. Полученные результаты представляют интерес как с точки зрения геофизических приложений, так и для физики плазмы.

7) Предложен механизм линейной трансформации А-волн, при распространении в слабонеоднородной плазме, в БМЗ-волны за счет эффекта добавки горячих анизотропных протонов. Появление право-поляризованных МГД-волн, наблюдавшихся на спутнике 1ИМ, трудно объяснить линейной трансформацией левополяризованных волн в БНЗ

за счет добавки ионов гелия. В то-же время, учет горячих анизотропных протонов кольцевого тока способен устранить указанную трудность.

8) Для плазмы содержащей добавку горячих анизотропных ионов получены уравнения, описывающие эволюцию снлыюнелиненпых А-волн, распространяющихся вдоль внешнего магнитного поля. Полученные уравнения качественно отличаются от хорошо известного уравнения DHLS, переходя в него при больших значениях волнового вектора. Приведены некоторые стационарные решения полученных уравнений и рассмотрена модуляционная неустойчивость монохроматических волн конечной амплитуды. Также показано, что благодаря наличию в плазме горячих анизотропных ионов, нелинейная стадия эволюции волн сопровождается появлением крупномасштабного продольного электрического поля. Это поле может оказывать существенное влияние на ускорение частиц фоновой плазмы.

Дальнейшее изучение нелинейных альфвеновских волн в плазме с добавкой горячих анизотропных ионов требует, в частности, учета эффекта кинетической неустойчивости (затухания) связанного с анизотропией горячих ионов, рассмотрение случая наклонного распространения, исследование на устойчивость стационарных решении ит. п. Также отмечено, что наиболее сильное влияние горлчих анизотропных протонов на дисперсионные свойства МГД-волн и связанные с этим эффекты, по-видимому, должно проявляться во время геомагнитных бурь, во внешнем кольцевом токе.

Детальное рассмотрение взаимодействия нелинейных А-волн с частицами плазмы и включение этих эффектов в уравнения гидродинамики является необходимым для моделирования динамических процессов в зоне кольцевого тока Земли. Кроме этого, модуляционная неустойчивость волн может оказать заметное влияние на формирова-

мне спектров энергии А- и БМЗ-волн.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

1) Гамаюнов К.В., Криворуцкий Э.Н., Веряев А.А., Хазанов Г.В. Параметрическое возбуждение нижнегибридных колебаний свистовыми волнами. VI Всесоюзная конференция "Взаимодействие электромагнитных излучений с плазмой". Тезисы докладов. Душанбе, 1991, с.

98.

2) Gamayunov K.V., Krivorutsky E.N., Khazanov G.V. Hydrodynaolc description of magnetosphere plasna with due regard to the wave activity of Alfven and fast magnetosonic waves. Planet. Space Sci., 1991, vol.39, 8, pp.1097-1105.

3) Gorbachev 0.A., Khazanov G.V., Gamayunov K.V., Krivorutsky E.N. A theoretical model for the ring current interaction with the Earth's plasmasphere. Planet. Space Sci., 1992, vol.40, 6, pp.859-872.

4) Gamayunov K.V., Krivorutsky E.N., Veryaev A.A., Khazanov G.V. Saturation of Alfven Oscillations in the ring current region due to generation of lower hybrid waves. Planet. Space Sci., 1992, vol.40, 4, pp.477-479.

5) Веряев А.А., Гамаюнов К.В., Криворуцкий Э.11. ИГД-волны при наличии малой добавки горячих анизотропных протонов. Физика плазмы, 1992, т.18, вып.4, с.540-542.

6) Gamayunov K.V., Krivorytsky E.N., Veryaev A.A., Khazanov G.V. Paraaetric excitation of longitudinal oscillations by the lower frequency pumping wave. Plasma Phys. Contr. Fusion, 1992, vol. 34. 7, pp.1359-1367.

7) Gamayunov K.V., Krivorutsky E.H., Khazanov G.V., Combosi T.I., Oraevski V.N. Plasma hydrodynamics in view of quasilinear