- Код статьи
- 10.31857/S0044451023120210-1
- DOI
- 10.31857/S0044451023120210
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 164 / Номер выпуска 6
- Страницы
- 1098-1119
- Аннотация
- Развит спектральный квазилинейный подход к задаче о ТЕМ-вейбелевской неустойчивости в анизотропной бесстолкновительной плазме, который учитывает лишь интегральное нелинейное взаимодействие мод посредством их совместного изменения средней по пространству функции распределения частиц по скоростям. В рамках данного приближения получена замкнутая система уравнений для одно- и двумерной эволюции пространственных мод (гармоник) функции распределения частиц и электромагнитного поля в условиях, когда ось анизотропии плазмы, волновой вектор и магнитное поле мод взаимно ортогональны друг к другу. Проведено сравнение численного решения этой системы уравнений с имеющимися результатами одномерной аналитической квазилинейной теории в области ее применимости, а также с результатами двумерного моделирования методом частиц в ячейках, учитывающим и прямое четырехволновое взаимодействие мод. Установлено, что в простейших случаях одномерной и аксиально-симметричной двумерной задач для бимаксвелловской плазмы квазилинейные явления оказываются определяющими на весьма длительной стадии нелинейного развития турбулентности. Отмечено, что на более позднем этапе ее затухания и в более общей постановке задачи, в частности, при наличии внешнего магнитного поля, наряду с квазилинейными явлениями может проявляться и непосредственное нелинейное взаимодействие мод. На основе проведенного анализа выявлен вклад тех или иных нелинейных эффектов в эволюцию пространственного спектра вейбелевской турбулентности и изучены ее свойства, включая автомодельный характер и качественно различные стадии динамики неустойчивых мод.
- Ключевые слова
- Дата публикации
- 16.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 1
Библиография
- 1. А. Б. Михайловский, Теория плазменных неустойчивостей, Атомиздат, Москва (1971).
- 2. Н. Кролл, А. Трайвелпис, Основы физики плазмы, Мир, Москва (1975).
- 3. T. N. Kato, Phys. Plasmas 12, 080705 (2005).
- 4. L. V. Borodachev and D. O. Kolomiets, J. Plasma Phys. 77, 277 (2010).
- 5. C.Ruyer et al., Phys. Plasmas 22, 032102 (2015).
- 6. M. Lazar et al., Front. Astron. Space Sci. 8, 77559 (2022).
- 7. Л. В. Бородачев и др., Изв. вузов. Радиофизика 59, 1107 (2016).
- 8. D. V. Romanov et al., Phys. Rev. Lett. 93, 215004 (2004).
- 9. W. Baumjohann and R. Treumann, Basic Space Plasma Physics, Imperial College Press, London (2012).
- 10. R. A. Treumann, Astron. Astrophys. Rev. 17, 409 (2009).
- 11. A. Marcowith et al., Rep. Prog. Phys. 79, 046901 (2016).
- 12. S. P. Gary, Theory of Space Plasma Microinstabilities, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1993).
- 13. E. S. Weibel, Phys. Rev. Lett. 2, 83 (1959).
- 14. M. Zhou et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 119, e2119831119 (2022).
- 15. B. D. Fried, Phys. Fluids 2, 337 (1959).
- 16. G. Kalman, Phys. Fluids 11, 1797 (1968).
- 17. R. L. Morse and C. W. Nielson, Phys. Fluids 14, 830 (1971).
- 18. В. В. Кочаровский и др., УФН 186, 1267 (2016).
- 19. M. Lazar, R. Schlickeiser, and P. K. Shukla, Phys. Plasmas 13, 102107 (2006).
- 20. A. Stockem, M. E. Dieckmann, and R. Schlickeiser, Plasma Phys. Control. Fusion 51, 075014 (2009).
- 21. U. Schaefer-Rol s, I. Lerche, and R. Schlickeiser, Phys. Plasmas 13, 012107 (2006).
- 22. A. A. Kuznetsov et al., Plasma Phys. Rep. 48, 973 (2022).
- 23. M. V. Medvedev et al., Astrophys. J. 618, L75 (2005).
- 24. G. Chatterjee et al., Nat.Commun. 8, 15970 (2017).
- 25. K. Y. Vagin and S. A. Uryupin, Plasma Phys. Rep. 40, 393 (2014).
- 26. O. A. Pokhotelov and O. A. Amariutei, Ann. Geophys. 29, 1997 (2011).
- 27. R. C. Davidson, Phys. Fluids 15, 317 (1972).
- 28. М. А. Гарасев, Е. В. Деришев, Изв. вузов. Радиофизика 60, 1040 (2017).
- 29. M. A. Garasev and E. V. Derishev, Radiophys. Quantum El. 63, 909 (2021).
- 30. T. D. Arber et al., Plasma Phys. Control. Fusion 57, 113001 (2015).
- 31. А. А. Веденов, Квазилинейная теория плазмы, Атомиздат, Москва (1962).
- 32. C. K. Birdsall and A. B. Langdon, Plasma Physics via Computer Simulation, CRC Press (2018).
- 33. A. A. Nechaev, A. A. Kuznetsov, and V. V. Kocharovsky, J. Plasma Phys. 89, 175890601 (2023), doi:10.1017/S0022377823001198.
- 34. А. А. Нечаев и др., Изв. вузов. Радиофизика 62, 932 (2019).
- 35. V. M. Vasyliunas, J. Geophys. Res. 73, 2839 (1968).
- 36. M. Lazar, R. Schlickeiser, and S. Poedts, Phys. Plasmas 17, 062112 (2010).
- 37. G. Livadiotis, Kappa Distributions: Theory and Applications in Plasmas, Elsevier (2017).
- 38. G. Livadiotis, G. Nicolaou, and F. Allegrini, Astrophys. J. Suppl. Ser. 253, 16 (2021).
- 39. V. Pierrard and M. Lazar, Sol. Phys. 267, 153 (2010).
- 40. S. M. Shaaban et al., Astrophys. J. 918, 37 (2021).
- 41. S. M. Shaaban et al., Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 483, 5642 (2019).
- 42. P. H. Yoon, Rev. Mod. Plasma Phys. 1, 4 (2017).
- 43. M. E. Dieckmann et al., Plasma Phys. Control. Fusion 61, 085027 (2019).
- 44. A. Stockem Novo et al., Phys. Plasmas 22, 092301 (2015).
