RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2016

 / 

Ноябрь

←  →

К 100-летию со дня рождения В.Л. Гинзбурга. Обзоры актуальных проблем


Тонкие токовые слои: от работ Гинзбурга—Сыроватского до наших дней

 а,  а, б,  а,  а, б, в
а Институт космических исследований РАН, ул. Профсоюзная 84/32, Москва, 117997, Российская Федерация
б Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
в Финансовый университет при Правительстве РФ, Москва, Российская Федерация

Рассматривается история развития теории тонких токовых слоёв в бесстолкновительной космической плазме — от времени появления первых идей В.Л. Гинзбурга и С.И. Сыроватского до наших дней. Изложены основные достижения квазиадиабатической теории, позволившей исследовать внутреннюю тонкую структуру тонких токовых слоёв и провести сопоставление с экспериментальными наблюдениями. Это сопоставление показало эффективность квазиадиабатического подхода по сравнению с классическим магнитогидродинамическим приближением. Благодаря развитию квазиадиабатической теории за два последних десятилетия предсказаны и подтверждены исследованиями in situ новые характеристики тонких токовых структур: многомасштабность, метастабильность и вложенность; исследована роль отдельных популяций частиц в формировании тонкой структуры токовых слоёв. Показана роль неадиабатических эффектов в процессах ускорения пучков плазмы — бимлетов — при взаимодействии с токовыми слоями. Найдены механизмы формирования асимметрии при наличии шировой компоненты магнитного поля. Изучены процессы самоорганизации токового слоя, приводящие к образованию шировой компоненты магнитного поля, самосогласованной с протекающими в плазме токами. Продемонстрировано, что и в настоящее время развитие теории тонких токовых структур является логическим продолжением идей С.И.~Сыроватского и В.Л. Гинзбурга в области исследования космических лучей и пересоединяющихся токовых слоёв в короне Солнца.

Текст pdf (4 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2016.09.037923
Ключевые слова: бесстолкновительная космическая плазма, тонкие токовые слои, квазиадиабатическая теория, ускорение и рассеяние частиц плазмы, бимлеты
PACS: 52.25.Xz, 94.30.C−, 95.30.Qd (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2016.09.037923
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2016/11/a/
000396002700001
2-s2.0-85012979727
2016PhyU...59.1057Z
Цитата: Зелёный Л М, Малова Х В, Григоренко Е Е, Попов В Ю "Тонкие токовые слои: от работ Гинзбурга—Сыроватского до наших дней" УФН 186 1153–1188 (2016)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 19 сентября 2016, 20 сентября 2016

English citation: Zelenyi L M, Malova H V, Grigorenko E E, Popov V Yu “Thin current sheets: from the work of Ginzburg and Syrovatskii to the present day” Phys. Usp. 59 1057–1090 (2016); DOI: 10.3367/UFNe.2016.09.037923

Список литературы (182) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (28) Похожие статьи (3)

  1. Гинзбург В Л О физике и астрофизике. Статьи и выступления (М.: Наука, 1992); Пер. на англ. яз., Ginzburg V L The Physics of a Lifetime. Reflections on the Problems and Personalities of 20th Century Physics (Berlin: Springer, 2001)
  2. Гинзбург В Л УФН 169 419 (1999); Ginzburg V L Phys. Usp. 42 353 (1999)
  3. Гинзбург В Л УФН 108 749 (1972); Ginzburg V L Sov. Phys. Usp. 15 839 (1973)
  4. Гинзбург В Л, Ландау Л Д ЖЭТФ 20 1064 (1950); Пер. на англ. яз., Ginzburg V L, Landau L D Landau L D. Collected Papers (Oxford: Pergamon Press, 1965) p. 546
  5. Гинзбург В Л УФН 167 429 (1997); Ginzburg V L Phys. Usp. 40 407 (1997)
  6. Гинзбург В Л УФН 174 1240 (2004); Ginzburg V L Phys. Usp. 47 1155 (2004)
  7. Гинзбург В Л УФН 62 37 (1957)
  8. Гинзбург В Л, Сыроватский С И УФН 71 411 (1960); Ginzburg V L, Syrovatskii S I Sov. Phys. Usp. 3 504 (1961)
  9. Гинзбург В Л, Сыроватский С И УФН 88 485 (1966); Ginzburg V L, Syrovatskii S I Sov. Phys. Usp. 9 223 (1966)
  10. Гинзбург В Л УФН 163 (7) 45 (1993); Ginzburg V L Phys. Usp. 36 587 (1993)
  11. Франк А Г УФН 180 982 (2010); Frank A G Phys. Usp. 53 941 (2010)
  12. Сыроватский С И УФН 62 247 (1957)
  13. Сомов Б В, Сыроватский С И "Нейтральные токовые слои в плазме" Труды ФИАН Т. 74 (Под ред. Н Г Басова) (М.: Наука, 1974) с. 14; Somov B V, Syrovatskii S I "Neutral current sheets in plasmas" Proc. Lebedev Phys. Inst. Vol. 74 (Ed. N G Basov) (New York: Consultants Bureau, 1976) p. 13
  14. Сомов Б В, Сыроватский С И Изв. АН СССР Сер. физ. 39 375 (1975); Somov B V, Syrovatskii S I Bull. Acad. Sci. USSR Phys. Ser. 39 (2) 109 (1975)
  15. Сыроватский С И Вестн. АН СССР (10) 33 (1977)
  16. Artemyev A V et al. J. Geophys. Res. Space Phys. 118 2789 (2013)
  17. Сыроватский С И ЖЭТФ 60 1727 (1971); Syrovatskii S I Sov. Phys. JETP 33 933 (1971)
  18. Speiser T W J. Geophys. Res. 70 4219 (1965)
  19. Зеленый Л М и др. Физика плазмы 37 137 (2011); Zelenyi L M et al. Plasma Phys. Rep. 37 118 (2011)
  20. Sergeev V A et al. J. Geophys. Res. 98 17345 (1993)
  21. McPherron R L et al. Quantitative Modeling of Magnetosphere-Ionosphere Coupling Processes (Eds Y Kamide, R A Wolf) (Kyoto, Japan: Kyoto Sangyo Univ., 1987) p. 252
  22. Runov A et al. Geophys. Res. Lett. 30 1579 (2003)
  23. Sun W-J et al. Geophys. Res. Lett. 42 3692 (2015)
  24. Halekas J S et al. Geophys. Res. Lett. 33 L13101 (2006)
  25. Сомов Б В УФН 180 997 (2010); Somov B V Phys. Usp. 53 954 (2010)
  26. Arons J Space Sci. Rev. 173 341 (2012)
  27. Lembege B, Pellat R Phys. Fluids 25 1995 (1982)
  28. Pellat R, Coroniti F V, Pritchett P L Geophys. Res. Lett. 18 143 (1991)
  29. Lui A T Y Space Sci. Rev. 113 127 (2004)
  30. Zelenyi L et al. J. Atmos. Solar Terr. Phys. 70 325 (2008)
  31. Галеев A A, Зеленый Л M ЖЭТФ 70 2133 (1976); Galeev A A, Zelenyi L M Sov. Phys. JETP 43 1113 (1976)
  32. Lui A T Y et al. J. Geophys. Res. 97 1461 (1992)
  33. Pulkkinen T I et al. J. Geophys. Res. 99 5793 (1994)
  34. Somov B V, Verneta A I Space Sci. Rev. 65 253 (1993)
  35. Леденцов Л С, Сомов Б В УФН 185 113 (2015); Ledentsov L S, Somov B V Phys. Usp. 58 107 (2015)
  36. Büchner J, Zelenyi L M J. Geophys. Res. 94 11821 (1989)
  37. Зелeный Л М, Григоренко Е Е, Федоров А О Письма в ЖЭТФ 80 771 (2004); Zelenyi L M, Grigorenko E E, Fedorov A O JETP Lett. 80 771 (2004)
  38. Edmondson J K et al. Astrophys. J. 707 1427 (2009)
  39. Baryshnikova Y et al. Astron. Astrophys. 177 27 (1987)
  40. Beck R et al. Annu. Rev. Astron. Astrophys. 34 155 (1996)
  41. Bykov A et al. Mon. Not. R. Astron. Soc. 289 1 (1997)
  42. Bykov A et al. Acta Astron. Geophys. Univ. Comenianae 19 13 (1997)
  43. Бескин В С УФН 167 689 (1997); Beskin V S Phys. Usp. 40 659 (1997)
  44. Romanova M M et al. Astrophys. J. 588 400 (2003)
  45. Васько И Ю, Попов В Ю Вестн. МГУ. Сер. 3. Физ. Астрон. 67 (1) 38 (2012); Vasko I Yu, Popov V Yu Moscow Univ. Phys. Bull. 67 (1) 37 (2012)
  46. Priest E, Forbes T Magnetic Reconnection MHD Theory and Applications (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2000); Пер. на русск. яз., Прист Э, Форбс Т Магнитное пересоединение: магнитогидродинамическая теория и приложения (М.: Физматлит, 2005)
  47. Forbes T G J. Geophys. Res. 105 (A10) 23153 (2000)
  48. Pojoga S, Huang T S Adv. Space Res. 32 2641 (2003)
  49. Webb D F, Howard T A Living Rev. Solar Phys. 9 3 (2012)
  50. Сомов Б В, Сыроватский С И УФН 120 217 (1976); Somov B V, Syrovatskii S I Sov. Phys. Usp. 19 813 (1976)
  51. Гинзбург В Л и др. УФН 131 73 (1980); Ginzburg V L et al. Sov. Phys. Usp. 23 274 (1980)
  52. Parker E N J. Geophys. Res. 62 509 (1957)
  53. Petschek H E The Physics of Solar Flares. Proc. of the AAS/NASA Symp. on the Physics of Solar Flares, 28 - 30 October, 1963, Greenbelt, MD (Eds W N Hess) (Washington, DC: NASA Science and Technical Information Division, 1964) p. 425
  54. Shibata K, Magara T Living Rev. Solar Phys. 8 6 (2011)
  55. Sturrock P A Nature 211 695 (1966)
  56. Hirayama T Solar Phys. 34 323 (1974)
  57. Kopp R A, Pneuman G W Solar Phys. 50 85 (1976)
  58. Bazilevskaya G A Space Sci. Rev. 186 409 (2014)
  59. Solanki S K Astron. Astrophys. Rev. 11 153 (2003)
  60. Buchner J Space Sci. Rev. 122 149 (2006)
  61. Bemporad A et al. Astrophys. J. 638 1110 (2006)
  62. Ness N F J. Geophys. Res. 70 2989 (1965)
  63. Petrukovich A A et al. Space Sci. Rev. 188 311 (2015)
  64. Tsurutani B T et al. Earth Planets Space 61 555 (2009)
  65. Sharma A S et al. Ann. Geophys. 26 1 (2008)
  66. Sanny J et al. J. Geophys. Res. 99 5805 (1994)
  67. Speiser T W J. Geophys. Res. 70 1717 (1965)
  68. Mitchell D G et al. Geophys. Res. Lett. 17 583 (1990)
  69. Runov A et al. Ann. Geophys. 23 1 (2005)
  70. Kropotkin A P, Lui A T Y J. Geophys. Res. 100 (A9) 17231 (1995)
  71. Coppi B, Laval G, Pellat R Phys. Rev. Lett. 16 1207 (1966)
  72. Baker D N et al. J. Geophys. Res. 101 (A6) 12975 (1996)
  73. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Механика (М.: Физматлит, 2001); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Mechanics (Oxford: Butterworth-Heinemann, 1976)
  74. Harris E G Nuovo Cimento 23 115 (1962)
  75. Галeев А А Основы физики плазмы Т. 1 (Под ред. А А Галеева, Р Судана) (М.: Энегроатомиздат, 1983) с. 331; Galeev A A Basic Plasma Physics Vol. 1 (Eds A A Galeev, R N Sudan) (Amsterdam: North-Holland, 1983) p. 331
  76. Birn J, Sommer R R, Schindler K J. Geophys. Res. 82 147 (1977)
  77. Schindler K Earth's Magnetospheric Processes. Proc. of a Symp., Cortina, Italy, August 30 - September 10, 1971 (Astrophysics and Space Science Library) Vol. 32 (Ed. B M McCormac) (Berlin: Springer, 1972) p. 200
  78. Yoon P H, Lui A T Y J. Geophys. Res. 109 A11213 (2004)
  79. Lui A T Y, Chang C-L, Yoon P H J. Geophys. Res. 100 19147 (1995)
  80. Kan J R J. Geophys. Res. 78 3773 (1973)
  81. Schindler K, Birn J J. Geophys. Res. 107 (A8) 1193 (2002)
  82. Birn J, Schindler K J. Geophys. Res. 107 (A7) 1117 (2002)
  83. Birn J, Sommer R, Schindler K Astrophys. Space Sci. 35 389 (1975)
  84. Eastwood J W Planet Space Sci. 20 1555 (1972)
  85. Ashour-Abdalla M et al. J. Geophys. Res. 99 (A8) 14891 (1994)
  86. Kropotkin A P, Domrin V I J. Geophys. Res. 101 19893 (1996)
  87. Kropotkin A P, Malova H V, Sitnov M I J. Geophys. Res. 102 22099 (1997)
  88. Sitnov M I et al. J. Geophys. Res. 105 13029 (2000)
  89. Zelenyi L et al. Nonlin. Proc. Geophys. 7 127 (2000)
  90. Zelenyi L M et al. Nonlin. Proc. Geophys. 11 579 (2004)
  91. Malova H V et al. J. Geophys. Res. 118 4308 (2013)
  92. Zelenyi L M et al. Geophys. Res. Lett. 29 1608 (2002)
  93. Зеленый Л М et al. Космич. исслед. 40 385 (2002); Zelenyi L M et al. Cosmic Res. 40 357 (2002)
  94. Zelenyi L M et al. Geophys. Res. Lett. 33 L05105 (2006)
  95. Malova H V et al. Geophys. Res. Lett. 34 L16108 (2007)
  96. Malova H V et al. J. Geophys. Res. 117 A04212 (2012)
  97. Zelenyi L M et al. Ann. Geophys. 27 861 (2009)
  98. Зеленый Л М и др. Космич. исслед. 47 388 (2009); Zelenyi L M et al. Cosmic Res. 47 352 (2009)
  99. Artemyev A V et al. Ann. Geophys. 27 4075 (2009)
  100. Мингалев О В и др. Физика плазмы 33 1028 (2007); Mingalev O V et al. Plasma Phys. Rep. 33 942 (2007)
  101. Burkhart G R et al. J. Geophys. Res. 97 (A9) 13799 (1992)
  102. Мингалев О В и др. Физика плазмы 35 85 (2009); Mingalev O V et al. Plasma Phys. Rep. 35 76 (2009)
  103. Kuznetsova M M, Hesse M, Winske D J. Geophys. Res. 101 27351 (1996)
  104. Зеленый Л М и др. УФН 180 973 (2010); Zelenyi L M et al. Phys. Usp. 53 933 (2010)
  105. Зелёный Л М и др. УФН 183 365 (2013); Zelenyi L M et al. Phys. Usp. 56 347 (2013)
  106. Cary J R, Escande D F, Tennyson J L Phys. Rev. A 34 4256 (1986)
  107. Нейштадт А И Прикл. матем. и мех. 51 750 (1987); Neishtadt A I J. Appl. Math. Mech. 51 586 (1987)
  108. Lui A T Y J. Geophys. Res. 98 13423 (1993)
  109. Быков А А, Зеленый Л М, Малова Х В Физика плазмы 34 148 (2008); Bykov A A, Zelenyi L M, Malova Kh V Plasma Phys. Rep. 34 128 (2008)
  110. Pritchett P L, Coroniti F V J. Geophys. Res. 97 16773 (1992)
  111. Ashour-Abdalla M et al. J. Geophys. Res. 101 2587 (1996)
  112. Runov A et al. Ann. Geophys. 24 247 (2006)
  113. Whang Y C J. Geophys. Res. 82 1024 (1977)
  114. Øieroset M et al. Nature 412 414 (2001)
  115. Nakamura R et al. J. Geophys. Res. 113 A07S16 (2008)
  116. Buechner J, Kuznetsova M, Zelenyi L M Geophys. Res. Lett. 18 385 (1991)
  117. Zhu Z, Parks G J. Geophys. Res. 98 (A5) 7603 (1993)
  118. Delcourt D C, Belmont G J. Geophys. Res. 103 4605 (1998)
  119. Shen C et al. Ann. Geophys. 26 3525 (2008)
  120. Paolo R et al. Phys. Plasmas 11 4102 (2004)
  121. Pritchett P L, Coroniti F V J. Geophys. Res. 109 A01220 (2004)
  122. Pritchett P L, Mozer F S J. Geophys. Res. 114 A11210 (2009)
  123. Fairfield D H J. Geophys. Res. 84 1950 (1979)
  124. Lui A T Y Magnetospheric Currents. Chapman Conf., Irvington, VA, April 5 - 8, 1983, Selected Papers (Washington, DC: American Geophysical Union, 1984) p. 158
  125. Сергеев В А Геомагн. и аэрономия 27 612 (1987)
  126. Kaumaz Z et al. J. Geophys. Res. 99 11113 (1994)
  127. Petrukovich A A J. Geophys. Res. 116 A07217 (2011)
  128. Rong Z J et al. J. Gephys. Res. 117 A06216 (2012)
  129. Grigorenko E E et al. J. Geophys. Res. 118 3265 (2013)
  130. Eastwood J P et al. J. Geophys. Res. 112 A06235 (2007)
  131. Григоренко E Е и др. Физика плазмы 41 92 (2015); Grigorenko E E et al. Plasma Phys. Rep. 41 88 (2015)
  132. Wang R et al. J. Geophys. Res. 117 A07223 (2012)
  133. Deng X H et al. J. Geophys. Res. 109 A05206 (2004)
  134. Liu C J. Geophys. Res. 118 2087 (2013)
  135. Shen C et al. J. Geophys. Res. 113 A07S21 (2008)
  136. Lee K-W, Hau L-N J. Geophys. Res. 113 A12209 (2008)
  137. Kuznetsova M M, Zelenyi L M Geophys. Res. Lett. 18 1825 (1991)
  138. Karimabadi H et al. J. Geophys. Res. 110 A03213 (2005)
  139. Hau L-N, Voigt G-H J. Geophys. Res. 97 (A6) 8707 (1992)
  140. Belehaki A et al. Ann. Geophys. 16 528 (1998)
  141. Kan J R J. Geophys. Res. 112 A01207 (2007)
  142. Cowley S W H Planet. Space Sci. 29 79 (1981)
  143. Birn J, Hesse M J. Geophys. Res. 99 109 (1994)
  144. Hilmer R V, Voigt G-H J. Geophys. Res. 92 8660 (1987)
  145. Kaufmann R L, Chen L, Larson D J J. Geophys. Res. 99 11277 (1994)
  146. Holland D L, Chen J, Agranov A J. Geophys. Res. 101 24997 (1996)
  147. Delcourt D C, Zelenyi L M, Sauvaud J-A J. Geophys. Res. 105 349 (2000)
  148. Artemyev A V, Neishtadt A I, Zelenyi L M Nonlin. Process. Geophys. 20 899 (2013)
  149. Lemaire J, Roth M Space Sci. Rev. 57 59 (1991)
  150. Moses J J et al. J. Geophys. Res. 90 11078 (1985)
  151. Tsyganenko N A, Stern D P, Kaymaz Z J. Geophys. Res. 98 (A11) 19455 (1993)
  152. Hau L-N, Erickson G M J. Geophys. Res. 100 (A11) 21745 (1995)
  153. Cowley S W H Planet. Space Sci. 27 769 (1979)
  154. Richardson A, Chapman S C J. Geophys. Res. 99 17391 (1994)
  155. Chapman S C, Mouikis C G Geophys. Res. Lett. 23 3251 (1996)
  156. Hoshino M et al. J. Geophys. Res. 101 (A11) 24775 (1996)
  157. Мингалев О В и др. Физика плазмы 38 329 (2012); Mingalev O V et al. Plasma Phys. Rep. 38 300 (2012)
  158. Зеленый Л М, Зогин Д В Космич. исслед. 28 430 (1990); Zelenyi L M, Zogin D V Cosmic Res. 28 369 (1990)
  159. Malova H V et al. J. Geophys. Res. 118 4308 (2013)
  160. Nakamura R et al. Space Sci. Rev. 122 29 (2006)
  161. Шабанский В П Явления в околоземном пространстве (М.: Наука, 1972)
  162. Ashour-Abdalla M et al. J. Geophys. Res. 98 5651 (1993)
  163. Lyons L R, Speiser T W J. Geophys. Res. 87 2276 (1982)
  164. DeCoster R J, Frank L A J. Geophys. Res. 84 5099 (1979)
  165. Parks G et al. Geophys. Res. Lett. 25 3285 (1998)
  166. Grigorenko E E, Fedorov A O, Zelenyi L M Ann. Geophys. 20 329 (2002)
  167. Sonnerup B U O J. Geophys. Res. 76 8211 (1971)
  168. Зеленый Л М и др. Письма в ЖЭТФ 85 225 (2007); Zelenyi L M et al. JETP Lett. 85 187 (2007)
  169. Eastman T E et al. J. Geophys. Res. 89 1553 (1984)
  170. Grigorenko E E et al. J. Geophys. Res. 114 A03203 (2009)
  171. Zelenyi L M, Kovrazhkin R A, Bosqued J M J. Geophys. Res. 95 12119 (1990)
  172. Bosqued J M et al. J. Geophys. Res. 98 19181 (1993)
  173. Sauvaud J-A, Kovrazhkin R A J. Geophys. Res. 109 A12213 (2004)
  174. Grigorenko E E, Sauvaud J-A, Zelenyi L M J. Geophys. Res. 112 A05218 (2007)
  175. Dolgonosov M S et al. J. Geophys. Res. 118 5445 (2013)
  176. Zelenyi L M et al. Geophys. Res. Lett. 33 L06105 (2006)
  177. Rème H et al. Ann. Geophys. 19 1303 (2001)
  178. Grigorenko E E et al. Space Sci. Rev. 164 133 (2011)
  179. Borg A L et al. Geophys. Res. Lett. 32 L19105 (2005)
  180. Sergeev V A et al. Geophys. Res. Lett. 34 L02103 (2007)
  181. Sonnerup B U O J. Geophys. Res. 76 8211 (1971)
  182. Hill T W, Voigt G-H Geophys. Res. Lett. 12 2441 (1992)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение