О кинетическом описании 3D магнитосфероподобных структур в расширяющихся горячих плазменных коронах над магнитоактивными областями

В.М. Губченко Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия Магнитосфероподобные структуры (МПС) это универсальные крупномасштабные объекты плазменной астрофизики, солнечно-земной физики и физики высоких плотностей энергии (см. http://www.vniitf.ru/images/zst/2012/s3/3-13.pdf). МПС образованы квазистационарными и нестационарными высокоскоростными (в том числе релятивистскими) разлетами плазмы, которые медленные относительно тепловых скоростей электронов, но при этом и быстрые, достигая сверхзвуковых скоростей. Разлеты при формировании МПС сопровождаются электромагнитными (э.м.) явлениями в виде корональных выбросов массы (КВМ). Короны, как ансамбль 3D МПС, являются диссипативными объектами электромагнитной природы, 3D структурированы ближними, возбуждаемыми индукционно магнитными полями в результате процессов стационарного и нестационарного магнитного пересоединения, происходящими над магнитоактивными областями. В широком диапазоне масштабов в короне МПС наблюдаются как вытянутые лучи в виде отдельных невзаимодействующих стримеров, окруженные высокоскоростным потоком. Либо наблюдается пояс взаимодействующих стримеров, сопряженный с токовым диском и низкоскоростным потоком в нём. Как правило, описание МПС развивается в рамках 2D МГД приближения, предполагающего локальность материальных связей, присущих режимам рассмотрения относительно холодной плазмы при малой частоте столкновений. Здесь обычно отсутствует дисперсия, а масштабирование э.м. структур короны проявляется на предельно малых «холодных» э.м. ионных инерционных МГД масштабах. Мы обращаем здесь внимание, что короны бесстолкновительны и существуют во взаимосвязанных условиях сильной разреженности при высокой температуре (в том числе ультрарелятивистской), что требует развития кинетического описания на основе уравнений Власова и Максвелла. В таком описании плазма короны представляется медленным относительно тепловых скоростей потоком горячей бесстолкновительной плазмы, где электромагнитные материальные связи перестают быть локальными. Поток характеризуется формами функций распределения частиц по скоростям (ФРЧ). В кинетическом описании особенности горячей короны обусловлены возможностью изучения возбуждения в данной точке диамагнитной и резистивной компонент плотности индукционного тока. В кинетическом описании размеры структур выражаются через большие (по отношению к масштабам МГД) особые э.м. масштабы пространственной дисперсии кинетической природы, которые характеризуют нелокальность материальных связей в короне и которые отсутствуют в МГД описании. Масштабы выражаются через форму ФРЧ поступательно движущейся плазмы и возникают при изучении свойств потока в условиях возбуждения э.м. полей внутри «черенковской линии резонансного поглощения». К индуцированным движением э.м. масштабам относится диамагнитный масштаб и масштаб аномального скин-слоя. Поток кулоновски невзаимодействующих частиц с заданной формой ФРЧ может э.м. проявить себя как движущаяся «металлоподобная» среда с некоторой эффективной проводимостью или как «диэлектрическая» среда с магнитной проницаемостью. Эти свойства определяется величиной безразмерного параметра э.м. «добротности» потока G. Э.м. параметр G вычисляется с учетом формы ФРЧ и не связан с определением числа Маха М потока, описывающего его сжимаемость. Представлены три задачи, соответствующие предельным значениям величин добротности потока G: 3D структура отдельного стримера и его топологическая перестройка; 2D структура пояса взаимодействующих корональных стримеров в гелиосферном диске; импульсная электродинамика 1D слоя токонесущей плазмы, самосогласованная с токами ускоряемых частиц. Работа поддержана частично РФФИ и Правительством Нижегородской области – проект No 15-42-02567 р_поволжье_а, РФФИ – проект No 14-02-00133, Программой No 9 Президиума РАН, Ведущей научной школой (проект НШ No 1041.2014.2) и Министерством образования и науки РФ (контракт No 14.Z50.31.0007). Литература V. M. Gubchenko Kinetic Description of the 3D Electromagnetic Structures Formation in Flows of Expanding Plasma Coronas. Part 1: General Vol. 55, No. 7, 2015, 831-845 V. M. Gubchenko Kinetic Approach to the Formation of 3D Electromagnetic Structures in Flows of Expanding Plasma Coronas. II. Flow Anisotropy Parameters Vol. 55, No. 8, 2015, 1009-1025