Моделирование турбулентности с перемежаемостью в космической плазме.

Авторы
Левашов Н.Н. (1), Попов В.Ю. (1,2,4), Малова Х.В. (2,3), Зеленый Л.М. (2)
Организации
(1) Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова
(2) Институт космических исследований РАН
(3) НИИЯФ МГУ имени М.В. Ломоносова
(4) Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Сессия
Теория и моделирование физических процессов
Форма представления
Устный
Текст тезисов
Перемежаемость всегда наблюдается в потоке солнечного ветра и заключается в возникновении редких, но сильных всплесков в поведении электромагнитного поля. Для моделирования турбулентного электромагнитного поля с перемежаемостью используется комбинация турбулентного поля со степенным спектром в сочетании с полем, производимого равномерно распределенными небольшими плазмоидами [1].
Турбулентное электромагнитное поле со степенным спектром задается как ансамбль плоских волн: B_z = B_0 ∑_s〖(1+〖k_s〗^2 L^2 )^(-5/8) cos(kr-ωt + φ_s)〗, где k = (kx, ky, 0) – волновой вектор, ω = С√(〖k_x〗^2+〖k_y〗^2 ), C - скорость света, L – размер рассматриваемой области.
Вторая часть поля задается путем разбиения моделируемой области на квадратные ячейки, в каждую из которых помещается один плазмоид. Поле i-го плазмоида задается при помощи векторного потенциала:
A_xi = A_x0i exp⁡(-k_c^2 (r - r_i )^2), A_yi = A_y0i exp⁡(-k_c^2 (r - r_i )^2),
A_x0i=A_0i⁄√(1+〖tan⁡(ψ_i)〗^2 ), A_y0i=A_x0i⋅tan⁡(ψ_i).
Где kc= 8/l, l - размер пространственной ячейки, ψ_i – угол поворота i-го плазмоида, относительно оси Y=0, 〖A_0i〗^2 = 〖A_y0i〗^2+ 〖A_x0i〗^2 - амплитуда векторного потенциала для i-го плазмоида. Она задается следующим образом: A_0i = a_0⋅α^(-G), где G - Гауссова величина с единичной дисперсией и нулевым средним, α – параметр, для управления степенью перемежаемости.
Статистические моменты у величины, заданной таким образом будут равны:
⟨A^p ⟩^(1∕p)=a_0⋅α^p. При значениях α>1, скорость роста моментов, с ростом p, должна неограниченно возрастать, что свидетельствует о наличии перемежаемости [2]. Из формулы для вычисления моментов видно, что чем больше значение α, тем быстрее растут статистические моменты, в зависимости от p. Таким образом, в нашей модели мы будем регулировать степень перемежамости путем изменения параметра α.

Работа поддержана грантом РФФИ 19-02-00957
Zelenyi, L.M., S.D. Rybalko, A.V. Artemyev, A.A. Petrukovich, and G.Zimbardo // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. P. 17110.
Я. Б. Зельдович, С. А. Молчанов, А. А. Рузмайкин, Д. Д. Соколов // УФН. 1987. Т 152.