токовые слои

ТОКОВЫЕ СЛОИ -слои в хорошо проводящей плазме, разделяющие магн. поля разл. направленности. Скачок магн. поля ведёт к возникновению тонкого слоя электрич. тока. В результате происходящего в слое пересоединения магн. силовых линий меняется топология магн. поля, что сопровождается переходом его энергии в тепло, излучение, энергию магнитогидродинамич. течений и ускоренных частиц.

Частным случаем Т.е. является нейтральный токовый слой ,разделяющий противоположно направленные магн. поля. Однако для образования нейтрального T. с. необходима слишком высокая симметрия источников поля, поэтому в реальных условиях космич. и лаб. плазмы формируются т. н. не-нейтральные - содержащие ненулевые поперечную B_| и продольную B_|| компоненты магн. поля Т.е. (рис.; B_| и B_|| - соответственно у- и z-компоненты поля). Др. словами, для образования T. с. достаточно лишь одной пары пересоединяющихся компонент поля, B₀. Строго говоря, любой T. с. конечной ширины не-нейтра-лен, однако физика процесса пересоединения меняется лишь для достаточно больших значений В_| и B_||.

Не-нейтральный токовый слой (симметричная половина не показана). V_d - скорость втекания плазмы в токовый слой.

Плазма вытекает из слоя с альвеновской скоростью V₀ через эфф. сечение, пропорциональное xb, где x, = В_|/В₀, b - полуширина T. с. Поэтому наличие поперечной компоненты B_|>(a/b)B₀ существенно увеличивает охлаждение слоя тепловыми потоками и потоками плазмы вдоль силовых линий (а - полутолщина Т.е.). Скорость выделения энергии в таком слое гораздо больше, чем в нейтральном. Поперечная компонента стабилизирует тиринг-неустойчивость Т.е., а значит, увеличивает величину магн. энергии, к-рая может быть накоплена в слое.

Пересоединение практически всегда происходит в присутствии продольного поля B_||, совпадающего по направлению с электрич. полем E₀. Сжатие плазмы внутри слоя сопровождается усилением В_||. Это, с одной стороны, препятствует увеличению плотности плазмы, а с другой - приводит к появлению электрич. тожа, циркулирующего в поперечном сечении слоя. В условиях конечной проводимости этот ток диссипирует, приводя к дополнит. джо-улеву нагреву плазмы. Кроме того, продольная компонента удерживает в T. с. быстрые заряж. частицы, способствуя их ускорению электрич. полем.

Свойства T. с. с ненулевыми В_| и В_|| позволяют истолковать магнитосферные суббури, вспышки на Солнце и др. звёздах как процесс быстрого магн. пере соединения. Пересоединение в не-нейтральных T. с. экспериментально проявляется, в частности, в ловушках типа токамак.

Лит.: Кадомцев Б. Б., Перезамыкание магнитных силовых линий, "УФН", 1987, т. 151, с. 3; Проблемы физики солнечных вспышек. M., 1988; Sоmоv В. V. (ed.), Fundamentals of cosmic electrodynamics, Dordrecht-[a. o. ], 1994; см. также лит. при ст. Нейтральный токовый слой, Пересоединение. Ю. Э. Литвиненко.

   <<      Предметный указатель      >>