Журнал управления прибрежной зоной

Абстрактный

Изучение многоионной плазмы в различных областях космоса и волновых явлений вокруг Земли

Пурнима Варма

Наблюдения с ракет и спутников выявили энтузиастические особенности в космической физике. Исследования космической плазмы имеют долгую историю в Индии со времен работы Саха по межзвездной плазме в конце двадцатых годов. В начале двадцать первого века в национальных лабораториях появились группы, занимающиеся исследованиями в теоретических и экспериментальных аспектах. Изучение магнитосферы Земли за последние несколько десятилетий привело к относительно хорошему экспериментальному пониманию как ее основных структурных свойств, так и ее реакции на изменения в падающем солнечном ветре. Недавние спутниковые наблюдения Акебоно прояснили, что плазменные потоки (мультиионы) играют важную роль в резких изменениях ионного состава в плазменном слое и кольцевом токе во время геомагнитных бурь. Одна из основных проблем в физике полярной плазмы касается ускорения электронов до кинетических энергий, намного превышающих их начальные тепловые энергии. Теория и наблюдения как из областей тока вниз (Marklund et al., 2001), так и вверх (McFadden et al., 1999) показали, что электроны ускоряются параллельными электрическими полями. Высыпающиеся электроны вызывают полярное сияние и переносят продольные токи в областях тока вверх. Также изучаются низкочастотные волны (волны Альвена, кинетические волны Альвена, электромагнитные ионно-циклотронные волны, электростатические ионно-циклотронные волны), а также недавнее исследование многоионной плазмы. Исследование основано на подходе аспекта частиц, а также на кинетическом подходе, который мы применяем в течение последних 30 лет (например, Varma, et al.., 2007 и ссылки в нем; Ruchi Mishra и MSTiwari, 2007 и ссылки в нем; Ahirwar, et al.., 2006, 2007 и ссылки в нем; Shukla, et al.., 2007 и ссылки 2 в нем, Agarwal et al, 2011 и ссылки в нем, Patel et al 2012 и ссылки в нем; Tamrakar et al., 2019 и ссылки в нем в различных областях космоса. Исследование объясняет широкий сценарий пространства вокруг магнитосферы Земли. Полезность работы обоснована многочисленными спутниковыми наблюдениями. Недавно мы изучили влияние ионов He+ и O+ на кинетические волны Альвена применительно к области PSBL и обнаружили, что многоионные воздействия Эффект зеркального отражения влияет на природу KAW, отличную от ионов H+. O+ и He+ испытывают локальное неадиабатическое ускорение. Зависимое от массы относительное существование He+/H+ и O+/H+ также влияет на затухание Ландау и взаимодействие волн и частиц. При удержании плазмы некоторые частицы могут быть потеряны через конус потерь, а другие могут быть рассеяны обратно из атмосферы в конус потерь. Таким образом, конус потерь не может быть полностью пустым. Взаимодействие волны и частиц приведет к затуханию Ландау. O+ может получить высокую энергию с KAW при 10% распространенности в многоионной плазме и может повлиять на динамику хвоста магнитосферы. Более низкая энергия ионов за пределами относительной плотности O+/H+ ≈ 0.10 может объяснить ранее наблюдаемый результат, что частицы с более низким O+/H+ текут к земле или ионосфере, а более высокое отношение указывает на поток в хвосте (Fu et al. 2011). Изменение плотности мультиионов также влияет на скорость распространения волны Альвена (VA). Это исследование также объясняет рассеяние энергии через KAW, поскольку это может быть связано с переносом потока Пойнтинга из PSBL в ионосферу. Гирорадиус и гиропериод мультиионов также влияют на возбуждение, локальный нагрев и неадиабатическое ускорение каждого иона. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:221 https://doi.org/10.1007/s10509-018-3443-6) Другое исследование показало эффект изменения плотности на многоионах с кинетической волной Альвена вокруг области каспа с помощью кинетического подхода и предсказало, что не только электронная плотность контролирует передачу энергии от волны к частицам, но и каждый ион управляет передачей энергии на основе своего вращения в присутствии магнитного поля. Более легкие ионы H+ и частицы He+ получают энергию от волны на более низких высотах с вращением как ионов водорода, так и ионов гелия, тогда как ионы кислорода остаются почти не затронутыми. При вращении тяжелых ионов кислорода ионы водорода и гелия незначительно участвуют в затухании волны, но ионы O+ получают энергию от волны на больших высотах. Исследование также показало, что ионы гелия не оказывают существенного влияния на затухание волны на больших высотах, это может быть связано с механизмом локального ускорения (Fritz et al. 1999). Результаты этой работы могут быть полезны для объяснения возбуждения и ускорения ионов, затухания Ландау, полярного оттока, а также могут быть связаны с межпланетным магнитным полем. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)Исследование также показало, что ионы гелия не оказывают существенного влияния на затухание волны на больших высотах, это может быть связано с механизмом локального ускорения (Fritz et al. 1999). Результаты этой работы могут быть полезны для объяснения возбуждения и ускорения ионов, затухания Ландау, полярного оттока, а также могут быть связаны с межпланетным магнитным полем. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)Исследование также показало, что ионы гелия не оказывают существенного влияния на затухание волны на больших высотах, это может быть связано с механизмом локального ускорения (Fritz et al. 1999). Результаты этой работы могут быть полезны для объяснения возбуждения и ускорения ионов, затухания Ландау, полярного оттока, а также могут быть связаны с межпланетным магнитным полем. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)