Physics of auroral phenomena : proceedings of the 34th Annual seminar, Apatity, 01 - 04 March, 2011 / [ed.: A. G. Yahnin, A. A. Mochalov]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2011. - 231 с. : ил.

Широкополосная ULF-ELFтурбулентность в магнитосферно-ионосферной системе высоких широт: текущее состояние эксперимента и теории 3. Теория BBELF возмущений в верхней ионосфере высоких широт 3.1. Ачьвеновская турбулентность Экспериментальные факты 3 и 4 раздела 2 не позволяют интерпретировать альвеновскую турбулентность в терминах альвеновских (или дисперсионных альвеновских) волн как таковых. В работе [ Golovchanskaya et al., 2011] предложена её интерпретация в терминах нелинейного взаимодействия когерентных альвеновских структур [Chang et al., 2004]. Имея в виду экспериментальный факт 5 раздела 2, мы рассматривали альвеновские когерентные структуры именно магнитостатического типа (филаменты продольного тока) [Pegoraro et al., 1997], двумерное нелинейное взаимодействие которых численно моделировалось методом макрочастиц на сетке размером 513x513. Каждой макрочастице приписывался ток j 0 фиксированной величины положительной (+) или отрицательной (-) полярности. Число макрочастиц каждой полярности составляло 67Т06. Фоновое магнитное поле В 0 = В0 •е г считалось вертикальным и однородным. В t = 0 макрочастицы случайно распределены по области моделирования, и их скорости заданы равными нулю. Модуль магнитного поля |Д|, создаваемого начальным распределением макрочастиц в узлах сетки, показан на рис.5.а, а его логарифмическая диаграмма на рис. 5.6. При t > 0 движение макрочастицы т { т - 1,2,... М) под действием силы Ампера описывается уравнением = ( !) a t р 0 где vm - скорость макрочастицы т, и В т = Вт х • ех + Вт • еу - самосогласованное магнитное поле в поперечной к В0 плоскости, действующее на макрочастицу в точке её локализации (хт, ут) и связанное с магнитным полем В в узлах сетки ( xh уд как В т = • F { x m - x k , у т - y k ) , где F - форм- it фактор макрочастицы (нами использовалось PQS взвешивание). Магнитное поле В можно выразить через ду/ дц/ ду х дх п т т потоковую функцию {//ух, у, t) как В = — ~ е у j гДе W находится из уравнения Пуассона В уравнении (2) j z (х, у, t) - продольный ток в узлах сетки, который рассчитывается как j \ ^ k, y k,t) = j 0 - C Z F ( xmM - x kty mM - y k) - T i F ^x m^ - x k, - y k )) , причём индексы ш(+) и „(■)m ' относятся, соответственно, к макрочастицам положительной и отрицательной полярности. Для уравнения (2) рассматривалась краевая задача с периодическими граничными условиями. Результаты расчётов представлены на рис.5.а-5е, где все величины приведены в безразмерном виде. В частности, расстояния нормированы на шаг сетки А, магнитные поля на В = f l 0j 0h , где j 0 - ток макрочастицы, время на t = / , V/2 h p 0 7 = 4.6-104с. . Если принять h - 100 м, j 0 = 10'8А/м2, and р0 = 2.7Т0'17кг-м'3, то В = 1.256Т0'3 нТ and 65