Зелёный Л.М., Малова Х.В., Попов В.Ю., Григоренко Е.Е., Buchner J. «Альберт Галеев: проблема метастабильности и взрывного пересоединения» Физика плазмы, 47, № 9, с. 771-792 (2021)

Альберт Абубакирович Галеев, советский и российский специалист по физике плазмы, активно занимавшийся исследованиями в области УТС, в начале 1970-х годов, став заведующим отделом ИКИ АН СССР, начал уделять основное внимание проблемам физики космической плазмы и внес важнейший вклад в решение многих из них. Среди них физика бесстолкновительных ударных волн, явление аномальной ионизации, процессы в плазменных оболочках комет и многое другое. Наша статья посвящена лишь одному из многочисленных направлений его работы: исследованиям токовых слоев и происходящих в них процессах магнитного пересоединения. Исследование тонких токовых структур в космической плазме, с толщинами порядка протонных гирорадиусов, положено пионерскими работами С.И. Сыроватского, T. Спейсера и других выдающихся ученых, предположивших, что в космической плазме существуют пограничные тонкие токовые слои, играющие ключевую роль в динамике магнитосферы Земли и короны Солнца. Развитие этих работ диктовалось необходимостью объяснить вспышки на Солнце и магнитосферные возмущения, при которых фазы эволюционного развития сменяются взрывными, спонтанными процессами с высвобождением свободной энергии. Один из ключевых физических процессов – пересоединение магнитных полей – реализуется в природе как элемент общей проблемы создания и эволюции ТС. В своей серии работ, начатой в 1975 г. публикацией в “Письмах ЖЭТФ” статьи (совместно с Л.М. Зеленым) “Метастабильные состояния диффузного нейтрального слоя”, А.А. Галеев исследовал устойчивость токовых слоев к разрывной тиринг-моде, изучил динамику магнитного пересоединения на границах планетных магнитосфер, объяснил процессы генерации быстрых ионных потоков с энергиями в несколько МэВ в хвосте магнитосферы Земли. В настоящей статье обсуждается дальнейшее развитие этих работ, в свое время инициированное А.А. Галеевым. Представлена новая модель вложенного токового слоя с внутренним сверхтонким электронным слоем и двумя внешними токовыми слоями с носителями тока – протонами и ионами кислорода. Показано, что свободная энергия такой вложенной структуры в соответствующей области параметров значительно превышает свободную энергию хорошо известной конфигурации Харриса. Это позволяет одновременно объяснить и их устойчивость (до определенного предела), и дестабилизацию при достижении параметрами ТС некоторых критических значений, что ведет к изменению топологии магнитного поля и началу процессов макроскопического пересоединения. Ключевые слова: Альберт Галеев, космическая плазма, токовые слои, метастабильность, неустойчивость, магнитное пересоединение DOI: 10.31857/S0367292121090092

Coppi B. «Собственные гравитационные моды, поддерживаемые полем двойной черной дыры на стадии ее приближения к коллапсу» Физика плазмы, 47, № 9, с. 793-800 (2021)

На стадии приближения двойной черной дыры к гравитационному коллапсу обнаружены собственные гравитационные моды (Intrinsic Gravitational Modes, IGM), вызывающие флуктуации электромагнитного поля, которые поддерживаются ее трехмерным переменным гравитационным полем. Эти моды, представляют собой колебания поверхности дисковой плазменной структуры, модулированной в радиальном направлении (“disk-rippling” mode), которая окружает двойную черную дыру. В “вертикальном” направлении (по отношению к вектору углового момента двойной системы) амплитудные профили этих мод соответствуют баллонным модам. В предельном случае, когда их фазовая скорость не превышает скорости света, они вращаются преимущественно с частотой, представляющей собой удвоенную частоту вращения двойной системы. Вследствие характерных резонансных взаимодействий волна–частица (B. Coppi, Plasma Phys. Rep. 45, 438 (2019)) могут возникнуть условия для передачи энергии от популяции частиц высоких энергий к низкоэнергетической популяции (существование таких процессов подтверждено лабораторными экспериментами). С привлечением таких процессов можно предложить объяснение тому, что на стадии приближения двойной черной дыры к коллапсу, в ее спектре не удается зарегистрировать высокоэнергетического электромагнитного излучения. Если дискообразная структура находится в стационарном магнитном поле (B. Coppi, Plasma Phys. Reports. 45, 438 (2019)), то возможно возникновение и развитие другого класса мод за счет воздействия дискообразных структур, поддерживаемых гравитационным полем (B. Coppi, Plasma Phys. Reports. 45, 438 (2019)). Ключевые слова: двойная черная дыра, собственные гравитационные моды, вращающиеся дисковые структуры, быстро вращающаяся плазма, окружающая двойную черную дыру DOI: 10.31857/S036729212109002X

Молотков И.А., Рябова Н.А. «Слияние магнитных островов и расчет доли высокоэнергичных частиц в солнечном ветре» Физика плазмы, 47, № 9, с. 801-807 (2021)

Предлагаемая статья использует существенно разные подходы для аналитического описания процессов слияния магнитных островов. Один подход основан на системе нелинейных магнитогидродинамических (МГД) уравнений, а второй – базируется на уравнении переноса для функции распределения частиц солнечного ветра по скоростям. В стандартном случае эти подходы основаны на использовании одножидкостного варианта плазмы, когда плазма и есть единственная жидкость. В данной статье оба подхода применяются при двухжидкостной модели, когда плазма трактуется как объединение ионной и электронной жидкостей. Физические процессы в плазме солнечного ветра приводят к дополнительному образованию магнитных островов. Особенно велика роль этих процессов в окрестности фронта межпланетной ударной волны. При реализации первого подхода изучен процесс слияния магнитных островов. При реализации второго подхода подсчитана доля высокоэнергичных частиц в плазме солнечного ветра. Установлено количество частиц, приобретающих в солнечном ветре (в том числе при процессах слияния магнитных островов) энергию свыше 1 МэВ. Во всех рассмотренных частных случаях найдены явные выражения и количественные оценки для основных параметров солнечного ветра. Ключевые слова: магнитные острова, двухжидкостная модель плазмы, ускорительные процессы в плазме солнечного ветра DOI: 10.31857/S0367292121090067