Наукові публікації університету

Турбулентні процеси у хвості магнітосфери Землі: Статистичний та спектральний аналіз

Дослідження процесів у хвості магнітосфери істотно ускладнюються наявністю турбулентності за рахунок розвитку нестійкостей, у результаті яких відбувається «катастрофічна» перебудова потоку і структури магнітного поля. Складні турбулентні процеси, які спостерігаються у магнітосфері Землі, не вдається описати в рамках аналітичних моделей МГД-течій. Для розгляду властивостей турбулентності на великих часових і просторових масштабах слід залучати методи статистичної фізики і каскадні моделі, розвинені в гідродинамічних теоріях. При цьому з експерименту вдається визначити статистичні властивості турбулентності, пов’язані з масштабною інваріантністю. Даний підхід дозволяє отримати уявлення про фізичні властивості турбулентності плазми і дає можливість якісно і кількісно описати процеси переносу в турбулентних областях. В ході роботи проаналізовано властивості дрібномасштабної розвиненої турбулентності у хвості магнітосфери Землі за вимірами ферозондових магнітометрів трьох космічних апаратів місії «Кластер-2» з частотою опитування 22.5 Гц для 17 жовтня 2005 року. Для досягнення поставленої цілі було використано фрактальні
та мультифрактальні методи дослідження, які були доповнені спектральним та вейвлет аналізом. Зокрема було проведено: аналіз крил функції густини ймовірності флуктуацій магнітного поля (фрактальний розгляд); аналіз розширеної самоподібності (ESS-аналіз, мультифрактальний розгляд); аналіз спектральної густини потужності (спектральні дослідження); аналіз амплітуди та wavelet power spectral сигналу (вейвлет-аналіз). В ході виконання роботи отримані залежності порівнювалися з наявними на сьогодні моделями опису як однорідних, так і неоднорідних турбулентних процесів. В результаті проведеного аналізу можна зробити висновок, що функція розподілу флуктуацій магнітного поля під час суббурі вказує на негауссову статистику процесів, а також на надлишок великомасштабних збурень, що генеруються джерелом. При порівнянні структурних функцій флуктуацій магнітного поля під час ініціації суббурі із моделями Колмогорова, Крейчнана та ізотропною логпуасонівською 3D-моделлю із параметрами Ше і Левека отримано, що дані турбулентні процеси неможливо описати ізотропними однорідними моделями, і, крім того, вони характеризуються наявністю
супердифузії. Відмічається суттєва відмінність спектрального індексу для моментів до і під час ініціювання суббурі: так, до суббурі спектральний індекс приблизно відповідає до моделі Колмогорова, а під час суббурі він близький до індексу у моделі електрон-магніто-гідродинамічної турбулентності. Вейвлет-аналіз показав наявність як прямих, так і зворотних
каскадних процесів, а також наявність Pс-пульсацій.
Ключові слова: турбулентні процеси, хвіст магнітосфери Землі, моделі розвитку суббурі, Рс-пульсації, спектри турбулентності у хвості магнітосфери Землі.

ID: 209976
Кількість показів: 64
дата змінення: 20.08.2018 10:53:35
Ким змінено (ім'я): (phys4) Зоя Грицай
Вид роботи:  Наукова публікація
Тип роботи:  Наукова стаття
Кількість сторінок:  14
Рік видання:  2018
Звітний рік:  2018
Видання:  Космічна наука і технологія (Space Science and Technology)
Том:  24
Випуск, частина:  3
Номери сторінок:  55-68
Галузь науки:  Фізика
Автори,співробітники Університету:  Козак Людмила Володимирівна / Козак Павло Миколайович
Автори зовнішні:  Kronberg Elena / Прохоренков Андрій Сергійович / Григоренко Елена Е. / Черемних Олег Костянтинович / Черемних С О
Автори,студенти та аспіранти Університету:  Петренко Богдан Артемович
Кількість недоданих авторів:  2
Кафедра / Відділ:  Відділ астрометрії та малих тіл Сонячної системи / Астрономії та фізики космосу / НДЛ Фізики космосу
№ теми:   / 
Посилання на статтю (посилання на рецензію в журналі (для монографій):  ftp://ftp.mao.kiev.ua/pub/journals/knit/2018-24/knit-2018-24-3-06-kozak.pdf
Ключові слова:  турбулентні процеси, хвіст магнітосфери Землі, моделі розвитку суббурі, Рс-пульсації, спектри турбулентності у хвості магнітосфери Землі.
Опубліковано за рішенням Вченої ради:  ні
Інститут/Факультет:  Фізичний факультет / Астрономічна обсерваторія

Повернення до списку

Вгору