С.А. Гриб 1 , С.Н. Леора 2 1 ГАО РАН, Пулково, СПб, Россия 2 СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия

1. МАГНИТНАЯ ДЫРА КАК ПЛАЗМЕННАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ В СОЛНЕЧНОМ ВЕТРЕ И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ВОЗМУЩЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНОЙ СРЕДЫ С.А. Гриб1, С.Н. Леора2 1ГАО РАН, Пулково, СПб, Россия 2СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия

2. МД – магнитные дыры,MHs – MagneticHoles MDs – MagneticDecreases (Depressions) • Переносимые солнечным ветром плазменные неоднородности с низким значением величины магнитного поля, которое может составлять менее 20% (50%) от величины поля в окружающей среде. • Структуры с постоянным давлением (PBS)  области с постоянной величиной полного давления. • «Линейные» магнитные дыры (ЛМД, LMHs), в которых меняется только одна составляющая магнитного поля, в то время как вторая, перпендикулярная направлению поля, не меняется, или меняется незначительно, в частности может равняться нулю. Составляют примерно 10-30% от всех наблюдаемых МД. • [J. M. Turneret al., 1977], [Burlaga et al., 1978]

3. Космические данные[Tsurutaniet al., 2011] • Механизмы возникновения  зеркальная неустойчивость, пересоединение магнитного поля или механизм, связанный с полярными плюмами. • Магнитные дыры наблюдаются космическими летательными аппаратами на различных расстояниях от Солнца. Разработан программный код IMDAD для идентификации магнитных дыр . • Время прохождения МД фиксируется космическими аппаратами в пределах от 2 до 130 секунд, что при средней скорости солнечного ветра позволяет определить протяженность подобных неоднородностей порядка км.

4. Пример данных по наблюдениям за МД (а)Модель линейной магнитной дыры (б) (а) (б) (а)R. J. Fitzenreiter and L. F. Burlaga, JGR, 1978. (б)L. F. Burlaga, and J. F. Lemaire, JGR, 1978.

5. Физическая постановказадачивзаимодействия ЛМД с ГУВ • Рассматривается столкновение переносимой солнечным ветром магнитной дыры с околоземной головной ударной волной и последующее проникновение МД в магнитослой. • Межпланетное магнитное поле, вмороженное в солнечный ветер, наклонено под углом  к направлению скорости солнечного ветра и принадлежит плоскости эклиптики. • Границы магнитной дыры в рамках МГД описываются стационарными тангенциальными разрывами, движущимися вместе с МД и с потоком солнечного ветра. • Рассматривается плоское взаимодействие. Кривизна границ магнитной дыры считается большой по сравнению с размерами самой МД.

6. Влияние тангенциальных разрывов • Тангенциальный разрыв с увеличением концентрации протонов при переходе через разрыв, сталкиваясь с ГУВ • создаёт быструю ударную волну, преломлённую в магнитослой; • наблюдается , ГУВ смещается по направлению к магнитопаузе. • Тангенциальный разрыв с уменьшением концентрации протонов при переходе через разрыв, сталкиваясь с ГУВ • создаёт быструю волну разрежения, преломлённую в магнитослой; • наблюдается , ГУВ смещается по направлению к Солнцу. [Grib et al., 1996] , [Гриб С.А. G&A, 2012], [Wu B.H. et al., JGR,1993], [Völk H.J., JGR,1974]. [Бархатов Н.А.и др., 2013], [Еркаев Н.В., 2013].

8. Геометрия взаимодействия МД с ГУВ • Sb отошедшая головная ударная волна, • MD – магнитная дыра • – угол между направлением потока солнечного ветра Vsw и направлением ММП • Hsw  nSb • Пунктиром указаны направления скорости и магнитного поля за головной ударной волной • МД ориентирована по направлению магнитного поля.

9. Параметры модельной задачи 1 – область невозмущенного потока солнечного ветра, • 3 – область магнитной дыры, • 2 – область за головной ударной волной.

10. Схема взаимодействия ГУВс передней границей МД (а) (б) (в) (г)

11. Результаты взаимодействия ГУВс передней границей МД Образуются • Новая головная ударная волна • Тангенциальный разрыв • Отраженная от границы магнитной дыры ударная волна Нормированные скорости разрывов (V / Vn1) относительно неподвижной системы координат

12. Схема взаимодействия ГУВ с задней границей МД (tt2) Образуются • Новая головная ударная волна • Тангенциальный разрыв • Быстрая волна разрежения, отраженная от задней границы МД t2 Нормированные скорости разрывов

13. Результаты моделирования столкновения МД и ГУВ • Параметры потоков

14. Распределение: • - Плотности(а) • - Магнитного поля (b) • - Полного давления (с) (а) (b) (с)

15. Распределение скорости ГУВ в зависимости от угла наклона З • По горизонтали –угол между нормалью ГУB и направлением солнечного ветра. • По вертикали – скорость ГУB по направлению к Земле. • Верхняя кривая – скорость после прохождения передней границы МД • Нижняя кривая – после прохождения задней границы МД. Neubauer F.M.1975;Völk H.J., 1974; K. Meziane, 2014; Takeuchi T., 2000. С

16. Основные результаты • 1. При взаимодействии передней границы магнитной дыры с ГУВ образуются отраженная новая головная ударная волна, сдуваемая сверхмагнитозвуковым потоком солнечного ветра, и преломлённая ударная волна: • 2. При взаимодействии задней границы магнитной дыры с отраженной ударной волной образуется новая обратная ударная волна меньшей скорости, сдуваемая потоком солнечного ветра, и быстрая волна разрежения: • 3. Быстрая волна разрежения, отраженная от задней границы МД, выравнивает давление в области модифицированной МД. В результате взаимодействия образуется модифицированная МД. • Проникновение магнитной дыры в магнитослой вызывает колебания головной ударной волны.

17. Спасибо за внимание !