Выпуски

 / 

2025

 / 

Август

  

К 100-летию со дня рождения Сергея Ивановича Сыроватского. Конференции и симпозиумы


Тонкие и сверхтонкие токовые слои: путешествие вглубь сингулярности Сыроватского

  а,   б, а, §  а, *  в, а, г, #  а, °  а
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 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
г Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация

Рассматривается история исследования тонких токовых слоёв в космической плазме, с протонными толщинами, которые в рамках магнитогидродинамической (МГД) теории считались сингулярными структурами — бесконечно тонкими МГД-разрывами. Отмечается особая роль работ С.И. Сыроватского и его группы в развитии теории и экспериментальных исследований нестационарных тонких токовых слоёв применительно к солнечным вспышкам. Научные многоспутниковые миссии (Интербол, Cluster, MMS) позволили заглянуть внутрь "сингулярностей", оценить сложнейшие процессы накопления, трансформации и высвобождения энергии в них. Накопление данных наблюдений многоспутниковых космических миссий и развитие теоретических моделей тонких слоёв позволило изучить их сложную внутреннюю структуру с иерархическим вложением более тонких токовых слоёв внутрь более широких. Динамика плазмы даже в не очень тонком слое уже не может описываться в МГД-приближении и, как минимум, требует раздельного описания движения электронов и ионов. Особую сложность, в силу их большого ларморовского радиуса (который может превышать толщину слоя), представляет описание ионов. Здесь большую роль сыграла так называемая квазиадиабатическая теория описания движения заряженных частиц при наличии резких магнитных градиентов. Выявлена ключевая роль тонких вложенных структур как триггеров взрывного магнитного пересоединения и преобразования свободной энергии магнитных полей в энергию волн и потоков ускоренных частиц. Подробно освещена актуальная тема наблюдения и интерпретации свойств сверхтонких токовых слоёв с электронными масштабами, которые могут быть как частью многоуровневых вложенных структур, так и самостоятельными нестационарными множественными образованиями, с которыми в горячей бесстолкновительной магнитосферной плазме связаны процессы диссипации магнитной энергии. Быстрая эволюция и распады этих слоёв ведут к ускорению электронов и формированию новых слоёв, также распадающихся и рождающих новые тонкие токовые структуры, т.е. пересоединение на малых электронных масштабах по-прежнему идёт, но происходит в нетривиальном каскадном режиме. Несколько десятилетий уже прошло со времени создания С.И. Сыроватским МГД-модели динамического токового слоя. Поучителен опыт совершенствования как экспериментальной техники, так и теоретического аппарата, которые позволили заглянуть внутрь этих удивительных структур.

Текст pdf (2,6 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2025.03.039950
Ключевые слова: бесстолкновительная космическая плазма, тонкие токовые слои, метастабильность, магнитное пересоединение, сверхтонкие электронные слои, электронная тиринг-мода, каскадное пересоединение
PACS: 52.40.Kh, 94.05.−a (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.03.039950
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2025/8/c/
2-s2.0-105016785536
2025PhyU...68..759Z
Цитата: Зелёный Л М, Малова Х В, Григоренко Е Е, Попов В Ю, Царева О О, Леоненко М В "Тонкие и сверхтонкие токовые слои: путешествие вглубь сингулярности Сыроватского" УФН 195 807–834 (2025)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 20 июня 2025, 5 марта 2025

English citation: Zelenyi L M, Malova H V, Grigorenko E E, Popov V Yu, Tsareva O O, Leonenko M V “Thin and superthin current sheets: journey into the depths of Syrovatskii's singularityPhys. Usp. 68 759–784 (2025); DOI: 10.3367/UFNe.2025.03.039950

© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение