Шевелев М.М., Буринская Т.М. «Нелинейная динамика неустойчивости Кельвина–Гельмгольца в потоке плазмы конечной ширины» Физика плазмы, 39, № 6, с. 546-555 (2013)

Рассматривается нелинейная стадия развития неустойчивости Кельвина–Гельмгольца (К–Г) в плоскопараллельном потоке плазмы конечной ширины. Исследование проводится посредством двумерного численного моделирования системы уравнений идеальной магнитной гидродинамики для изотермических потоков, распространяющихся вдоль магнитного поля. Рассматривается влияние напряженности магнитного поля, температуры, отношения ширины потока к ширине переходного слоя на образование вихревых слоев и крупномасштабные искажения потока. Показано, что для периодических возмущений с длиной волны меньше ширины потока развитие симметричной и антисимметричной мод не имеют качественных различий. Для волн с длиной больше ширины потока динамика развития этих мод существенно отличается, что обусловлено взаимным влиянием границ потока. Анализ развития неустойчивости при различных значениях альфвеновского числа Маха M_Aпоказал, что в слабом магнитном поле образуются долгоживущие вихри с размерами порядка ширины потока как для симметричной, так и для антисимметричной моды, однако геометрия вихрей различна. В сильном магнитном поле, M_A∼5, для обеих мод фаза разрушения вихрей наступает быстрее, чем в слабом, но для антисимметричной моды сильные крупномасштабные искажения границы потока сохраняются достаточно долго. Исследование эволюции начального возмущения, заданного ансамблем случайных малых возмущений, шумом, при различных температурах плазмы показало, что для потока с шириной, сравнимой с размерами переходных областей, развитие неустойчивости К–Г всегда имеет антисимметричный характер и приводит к ярко выраженным крупномасштабным искажениям потока как целого. Для холодной плазмы, C_S < 0.5U (C_S – скорость звука, U – скорость потока), в отличие от горячей, C_S > 0.5U , развитие неустойчивости К–Г приводит к росту антисимметричной моды даже для потока с шириной много больше размера переходных областей.

Мазур В.А., Чуйко Д.А. «Неустойчивость Кельвина–Гельмгольца на магнитопаузе, МГД-волновод во внешней магнитосфере и альфвеновский резонанс в глубине магнитосферы» Физика плазмы, 39, № 6, с. 556-571 (2013)

В рамках одномерно-неоднородной модели среды теоретически, аналитическими средствами изучаются колебания системы "магнитосфера–солнечный ветер". Свойства колебаний определяются тремя явлениями – неустойчивостью Кельвина–Гельмгольца на тангенциальном разрыве (магнитопаузе), разделяющем магнитосферу и солнечный ветер, наличием в магнитосфере волновода для быстрых магнитозвуковых волн и альфвеновским резонансом – резким усилением поля колебания во внутренней магнитосфере, которое имеет свойства альфвеновской волны. Колебания системы образуют дискретный набор собственных мод. Получены аналитические выражения для частоты и инкремента неустойчивости каждой моды и для функций, описывающих ее пространственную структуру. Все эти величины как от параметра зависят от скорости солнечного ветра. Для каждой моды определены зависимости от этого параметра всех величин, характеризующих моду – порогов неустойчивости, точек максимума и минимума инкремента, пространственного распределения энергии колебания.