Введение к работе
Актуальность темы. Двойные слои ( ДС ) могут возникать в лабораторной и космической плазме при наличии токов и представляет собой существенно нелинейное явление, не связанное с границами. Исследование ДС весьма актуально для в:трофизических приложений, так как они могут рассматриваться в качестве одного из механизмов ускорения заряженных частиц в магнитосфере Землы. Результаты спутниковых измерений показывают, что в полярной магнитосфере существуют области с размером в несколько сотен метров с электрическими полями порядка 0,5 в/м, которые могут быть идентифицированы как ДС. Важность изучения свойств ДС обусловлена также их тесной связью с такими фундаментальными нелинейными явлениями а плазме как аномальное сопротивление и ионно-звуковая турбулентность.
В однородных областях вне ДС выполняются условия для воникновения буиемановской и пучковой неустойчивостей. Как показывают результаты численного моделирования, при определенных условиях эти неустойчивости могут лишь незначительно искажать распределение поля внутри слоя, не приводя к его разрушению. Что касается проблемы устойчивости внутренней части ДС, то в зтом случае ввиду сильной неоднородности и наличия электрического поля становятся неприменимыми традиционные методы теории устойчивости плазмы. Выяснение условий возникновения и характера неустойчивостей в этой области представляют собой важную теоретическую Проблему, решение которой позволит установить свойства двойных слоев, возникающих в реальных условиях космической и лабораторной плазмы.
Цедь работм. Анализ структуры рсспределений частиц в ДС и построение простых моделей для их описания. Получение общих уравнений описывающих распределение возмущений в ДС для нормальных мод колебаний. Анализ устойчивости ДС пучкового типа в неограниченной плазменной системе. Исследование свойств ДС в системе, ограниченной проводящими электродами. Сравнение абсолютной неустойчивости для этого случая с неустойчивостью Пирса для соответствующей однородной системы. Построение функций распределения частиц в электронно-звуковом ДС по методу
Бернштейна-Грина-Крускала (БГК). Анализ устойчивости этого типа ДС а кинетическом приближении.
Научная новизна. На основе простой гидродинамической модели проведен анализ структуры пучкового двойного слоя. В гидродинамическом приближении исследована устойчивость такого ДС с учетом давления неоднородной плазмы в области перепада потенциала. Показано, что в случае лучкового ДС в неограниченной плазме неустойчивости имеют конвективый характер в однородных областях. При этом пространственное нарастание возмущений внутри слоя отсутствует. Сделан вывод о том, что пучковый Ц,С между проводящими электродами с фиксированными потенциалами является абсолютно неустойчивым и что, в отличие от неустойчивости Пирса, действительная часть частоты не равна нулю. Найдена связь между минимальным значением частоты неустойчивых колебаний и амплитудой потенциала ДС. Показано, что слабый электронно-звуковой ДС является устойчивым в высокопотенциальной области, я внутри него .не могут возникать резонансные неустойчивости на частотах, соответствующих временам прохождением частиц через область неоднородности. Сделан вывод о том, что в ДС такого типа не может возникать абсолютной неустойчивости, локализованной в области слоя.
Практическая ценность, Результаты диссертационной работы могут бить использованы для интерпретации результатов лабораторных и космических экспериментов по исследованию ДС. Они также позволяют получить более глубокое преставление об общих свойствах нелинейных когерентных структур в бесстолкноаительной плазме.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры экспериментальной физики РУДН, кафедры теоретической физики МГУ, на XXX XXXI научных конферанииях факультета физико-математических и естественных наук РУДН (1992 -1996г.г.).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 4 научные работы.
Структура и otfycM работу. Диссертация- состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех прнложсний-ОбщмЙ объем работы составляет 106 страниц.
