'

Свидетельства существования «скрытого» крупномасштабного электрического поля Ех в тонких токовых слоях.

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Свидетельства существования «скрытого» крупномасштабного электрического поля Ех в тонких токовых слоях. Л.М. Зелёный, А.В. Артемьев, А.А. Петрукович, Институт Космических Исследований, РАН


Слайд 1

Тонкий токовый слой Пересечение ТТС: показано, что сумма токов ионов и электронов относительно хорошо соотносятся с током rotB Функция распределения протонов состоит из двух частей: холодное ядро и горячие ассиметриченые фланги. Профиль плотности тока соответствует профилю из модели ТТС


Слайд 2

Соотношение между ионными и электронными токами Runov et al. 2006 Artemyev et al. 2009 Israelevich et al. 2008 Основной ток в ТТС переносят электроны! Плохая корреляция тока rotB с током ионов! jp je jp+je


Слайд 3

Статистика из 60 пересечений ТТС 4p/c(je+ji)~rotB je>>ji Asano et al. 2005, Runov et al. 2006, Israelevich et al. 2008, Artemyev et al. 2009 Данный результат противоречит основным теоретическим моделям: Ti>>Te ri>>re ji>>je ?


Слайд 4

Составляющие электронного тока Диамагнитный дрейф: Дрейф кривизны + ток намагничивания + ток за счёт неоднородности магнитного поля: ExB дрейф: Плотность тока в горизонтальных ТС: 4pjy/c=?Bl/?z Средние значения потоковой скорости электроннов


Слайд 5

Оценка роли диамагнитного дрейфа и дрейфа кривизны Диамагнитный дрейф вместе с дрейфом кривизны могут обеспечить только половину наблюдаемой потоковой скорости электронов VDM, <VDM>~20 km/s VC, <VC>~20 km/s Более чем в 75% ТС анизотропия электронов порядка 25%!


Слайд 6

Дрейф ExB и геометрия токового слоя После вычитания дрейфа кривизны и диамагнитного дрейфа из потоковой скорости электронов остается величина порядка -40 км/с, которую можно объяснить только дрейфом ExB! Ez и Bx обращаются в ноль в центре ТС: дрейфа EzBx~0 Для описания остаточного дрейфа электронов необходимо Ex > 0 Величина Ex порядка 0.15 мВ/м VExB=Vye-VDM-VC <VExB>=-40 km/s


Слайд 7

Лабораторный эксперимент Laboratory evidence of Earthward electric field in the magnetotail current sheet. S. Minami, A.I. Podgorny and I.M. Podgorny GRL, 1993 Ex направлено к Земле


Слайд 8

Влияние Ex на функцию распределения протонов У большинства распределений присутствует сдвиг ядра (e< 1kev) в область отрицательных скоростей Ex=0 Ex>0 Сдвиг ядра распределения указывает на наличие Ex=0.1mV/m -cEx/Bz


Слайд 9

Модель поля Ex в токовом слое


Слайд 10

MHD isotropic CS model: ExB drift Absence of parallel electric field Field line is also level line of Ay Dependence f(Ay) can be assumed by such way that vD will have needed signature (see Birn and Schindler 2002, Yoon and Lui 2004). Function f(Ay) in such models should be set but not obtained from considering some physical mechanism!


Слайд 11

Анизотропный тонкий токовый слой: 1D x z EII E? a df/ds =F(s) Ds?Dr?/tan(a) Dr? f1 f2 f2=f1+F(s)Ds E?=-(f2-f1)/Dr? E?=-F(s)Ds /Dr? E?=-F(s)/tan(a) Ez=EIIsin(a)+E?cos(a) Ex=-EIIcos(a)+E?sin(a) EII=-F(s) Ez=-F(s)/sin(a) Ex=0 and EZ


Слайд 12

Анизотропный тонкий токовый слой: 2D ?Bz/?x>0 z x a b fa0 fb0 fa fb Dz


Слайд 13

Перепад потенциала через слой Степень анизотропии электронов Zelenyi et al. 2004 Перепад потенциала через слой Dj~0.5Te/e При Te=1keV и Lx=10RE


Слайд 14

Двойная структура распределения протонов и поле Ex Если асимметрия флангов связана с движением ионов по спайсеровским орбитам При np/nwing~5 и Ti/Te~3-6 наблюдаемый ток ионов ji оказывается намного меньше тока j0i


Слайд 15

Asano, Mukai et al. 2003 Profiles of the curlometer current m-component (black) and the corresponding proton current jp~NpVpy at Cluster 1 (red) and 4 (blue) versus Bx/BL. Runov et al. 2006


Слайд 16

Выводы: Величины потоковой скорости электронов и сдвиги ядер функций распределения ионов по данным Cluster указывают на присутствие в хвосте земной магнитосферы поля Ex~0.15 мV/м Теория ТТС, учитывающая слабую неоднородность по Х, позволяет получить Ex~0.1 мВ/м Существование «скрытого» поля Ex позволяет объяснить кажущееся доминирование электронных токов в спутниковых наблюдениях


×

HTML:





Ссылка: