Собственные колебания границы магнитного барьера, обтекаемого плазмой: мембранная модель границы, линейные и нелинейные резонансы и связи с внутренними модами
Савин С.П., Ляхов В.В., Нещадим В.М., Зеленый Л.М., Немечек З., Шафранкова Я., Ванг Ч., Ли Х., Климов С.И., Скальский С.А., Рязанцева М.О., Рахманова Л.С., Бленцки Я., Рош Ж.-Л., Козак Л., Суворова А., Лежен Л.А.

Received: February 19, 2020

DOI: 10.31857/S0044451021020139

PDF (477.7K)

Исследуются линейные и нелинейные резонансы и каскады, существенно влияющие на взаимодействие потока бесстолкновительной плазмы с магнитным барьером и на проникновение плазмы внутрь барьера, на примере околоземной магнитопаузы. Наша линейная теория мембранной неустойчивости границы магнитного барьера - магнитопаузы - позволяет объяснить структуру спектров и би-спектров флуктуаций на разных участках погранслоев у магнитопаузы, и также резонансы на частотах 0.05-0.5 мГц. Регистрируемая сжимаемость волн под магнитопаузой означает невозможность их возбуждения одними альвеновскими резонансами. Мы предлагаем - как общий принцип - примерное совпадение частот разных гармоник разных резонансов в качестве условия усиления резонансов до нелинейных амплитуд и их распространения в ионосферу. Мы подтверждаем наличие резонансных волн у магнитопаузы и демонстрируем нелинейное трехволновое каскадное взаимодействие сжимаемых (0.05-5 мГц) и несжимаемых волн под магнитопаузой, обеспечивающее возбуждение резонансов магнитных силовых линий и волноводных резонансов на частотах 1-25 мГц без точного совпадения частот с линейными резонансами на магнитопаузе и ударной волне. Это также может обеспечить нелинейную связь линейных и нелинейных резонансов в других многослойных средах (например, в плазменном и нейтральном слоях геомагнитного хвоста и между ним и магнитопаузой). Приведен пример возбуждения волноводной моды внутри магнитопаузы нелинейными мембранными волнами. Обнаружено нелинейное возбуждение и взаимодействие большинства магических гармоник под магнитопаузой.