ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы физики космической плазмы - изучение многомасштабной структуры токовых слоев, образующихся в хвосте магнитосферы Земли в результате взаимодействия магнитосферы с плазмой солнечного ветра, и исследование ее зависимости от параметров солнечного ветра и динамических свойств самих токовых слоев. Проблема изучения бесстолкновительных токовых слоев имеет ключевое значение для исследования фундаментальных законов взаимодействия плазмы с магнитным полем, преобразования энергии в магнитосфере и формирования магнитосфер планет солнечной системы. Эта проблема важна для интерпретации новых экспериментальных исследований в гелиосфере и магнитосферах планет, подготовке новых космических миссий, а также для понимания плазменных процессов, происходящих в токовых слоях в солнечной короне и в лабораторной плазме (например, в установках по удержанию высокотемпературной плазмы), исследования токовых слоев вблизи магнитных Х-линий.

1) Построена и исследована самосогласованная модель тонкого токового слоя в бесстолкновительной плазме с учетом сдвиговой компоненты магнитного поля; показана взаимосвязь структуры токового слоя с асимметричным рассеянием частиц. 2) В рамках численной самосогласованной модели (метод крупных частиц) проведен анализ структуры токового слоя в присутствии симметричной и асимметричной шировых мод магнитного поля; анализ показывает, что структура токового слоя и его толщина существенным образом зависят от типа шировой моды. 3) Исследованы особенности динамки ионов в тонких токовых слоях с шировой компонентой магнитного поля. Показано, что при наличии шировой компоненты основную роль в динамике частиц играют геометрические скачки адиабатического инварианта, которые приводят к расщеплению траекторий и быстрой хаотизации. 4) Рассмотрены особенности разрывной неустойчивости в токовом слое с учётом эффективной проводимости и шировой компоненты магнитного поля. Получены инкременты неустойчивостей как функции амплитуды шировой компоненты и эффективной частоты столкновений. По результатам исследования подготовлен обзор. 5) Построена двухмерная модель вложенного анизотропного токового слоя, учитывающая радиальную неоднородность поперечной компоненты магнитного поля. Показано, что структура вложенного слоя зависит от рссстояния до Земли, причем, на ближнем к Земле крае токового слоя преобладает ионный ток, поддерживаемый спейсеровскими и квазизахваченными ионами, а на дальнем от планеты крае основной вклад вносят пролетные ионы и электроны. 6) Рассмотрена задача о двумерных плоских и аксиально-симметричных (дискового типа) плазменных равновесий в рамках системы уравнений Власова Максвелла. Использованы методы теории групп для построения двумерных плоских и аксиально-симметричных токовых слоев. Полностью исследована проблема построения точных аналитических решений, представляющих двумерные плоские и аксиально-симметричные токовые слои. 7) Проведено сопоставление современных моделей токовых слоёв и данных спутниковых измерений в хвосте земной магнитосферы. Показано, что для описания спутниковых наблюдений модель токового слоя должна содержать популяции ионов на открытых траекториях и анизотропию электронных температур. По результат исследования опубликован обзор. 8) По данным спутниковой мисси Cluster исследована структура интенсивных электронных токовых слоёв с толщиной меньше ионного гирорадиуса. Показано, что баланс давления в таких токовых слоях обеспечивается локальным максимумом шировой компоненты магнитного поля. Проведено сопоставление данных спутниковых наблюдений и лаборатоного эксперимента.