Placeholder

Неквазинейтральные токовые квазиравновесия как элементарные структуры плазменной динамики

Бесплатно!

Категория: .

Описание материала

Рассматриваются принципиальные особенности токовых филаментов с отличной от нуля электронной завихренностью Ω e≡ B – (c/e) ∇× pe≠ 0 и соответствующим лагранжевым инвариантом Ie, что позволяет таким токовым структурам вести самостоятельное существование на временах вплоть до ω-1pi . Показано принципиальное значение диссипативной стадии эволюции плазмы и нарушения теоремы Томсона о сохранении циркуляции в электронной жидкости для возникновения электронных токовых структур. Подчеркивается фундаментальная роль экранирования электрических и магнитных полей на расстояниях порядка магнитного дебаевского радиуса rB = B/(4π ene), что является главной особенностью таких токовых структур в холловской среде σB/(enec)»1. Так как минимальный размер вихревой структуры равен лондоновской длине c/ωpe, то рассматриваемым структурам соответствует rBc/ωpe или B2>4πnemec2, что приводит к сильному разделению зарядов в филаменте и релятивистскому дрейфу электронов. Продемонстрирована высокая степень удельного энергосодержания в токовых структурах при токе филамента, равном 10-15 кА: от 100 Дж/см3 при концентрации плазмы 1014см-3 (параметры лидера молнии) до 107Дж/см3 для полностью ионизованной плазмы земной атмосферы вблизи поверхности Земли. Приведены оценки, показывающие, что ионосфера Земли, околосолнечное космическое пространство и межгалактическая среда являются холловскими средами, где возможно возникновение вихревых токовых структур. Построено локализованное цилиндрическое равновесие со сменой знака магнитного поля, что коррелирует с наблюдаемыми в межгалактическом пространстве магнитными структурами. Показана возможность исследования замагниченной плазмы при использовании уравнений для эволюции лагранжевых инвариантов электронов Ie и ионов Ii. Исследована эволюция токовой плазмы в цилиндре с сильным внешним продольным магнитным полем, где на начальной стадии включается электронный ток вдоль плазменного цилиндра, что может служить простейшей электродинамической моделью токамака. При этом считается, что проводимость плазмы мала на начальной стадии, а затем существенно возрастает со временем. Исходя из сохранения интегрального импульса заряженных частиц и электромагнитного поля в плазменном цилиндре с непрозрачным для частиц идеально проводящим кожухом, приведены аргументы в пользу генерации радиального электрического поля в плазменном цилиндре и потоков дрейфующих ионов вдоль оси цилиндра. Высказанная гипотеза о возможности электромагнитного разлета межгалактического ионизованного газа на периферии Вселенной.

Характеристики

Качество

excellent

Том

36

1

Раздел

Физика плазмы

Типы файлов

pdf

Количество страниц

33–52

Язык

Russian

Автор(ы)

Гордеев А.В.

Отзывы

Пока нет отзывов, хотели бы вы добавить свой отзыв?

Добавьте первый отзыв “Неквазинейтральные токовые квазиравновесия как элементарные структуры плазменной динамики”