Труды КНЦ вып.5. ГЕЛИОГЕОФИЗИКА. 8/2019(10)

положительные ионы. Эта смесь находится в сильно неоднородном магнитном поле, она подвержена действию гравитационного поля вращающейся Земли, ее облучает солнечное коротковолновое ионизирующее излучение, в нее вторгаются космические лучи, в ней протекают электрические токи, порождаемые крупномасштабными электрическими полями, на ее поведение влияют вариации обтекающего магнитосферу солнечного ветра. В этой смеси ионизованных газов могут происходить не только упругие взаимодействия между отдельными частицами, но и протекать химические реакции с участием нейтральных и заряженных частиц. Физико-химические свойства плазмы, заполняющей околоземное космическое пространство, существенно изменяются с удалением от земной поверхности. Настоящая работа посвящена детальному рассмотрению упругих взаимодействий между присутствующими в околоземной плазме заряженными частицами, которые должны учитываться при кинетическом описании поведения этой плазмы. 1. Кинетический подход к описанию поведения околоземной плазмы Для описания протекающих в околоземной плазме явлений и процессов в тех случаях, когда их характерные пространственные масштабы, т.е. расстояния, на которых заметно изменяются параметры среды, превышают или соизмеримы со средней длиной свободного пробега частиц между последовательными столкновениями, а характерные временные масштабы процессов превышают или соизмеримы со средним временем свободного пробега частиц плазмы между столкновениями, применимо кинетическое описание на уровне функций распределения отдельных сортов частиц. Таким образом, кинетическое описание может быть применено для довольно широкого круга относительно крупномасштабных и не очень быстро протекающих явлений и процессов, имеющих место в ионосфере, в вышележащей магнитосфере, а также в обтекающем ее солнечном ветре. При кинетическом описании используется одночастичная функция распределения сорта а смеси газов f a ( r , u a , t ) , которая определяется таким образом, что f a ( r J a > t ) d r d u a ( 1 ) является ожидаемым числом частиц сорта а, находящихся в момент t в элементе объема физического пространства d r около точки т и обладающих скоростями, находящимися в элементе пространства скоростей dlla около точки Ua . Уравнение, описывающее эволюцию во времени и изменения в шестимерном фазовом пространстве ( г , и а ) функции распределения f (г , Ыа , /) , называют кинетическим уравнением. Кинетическое уравнение для разреженного газа может быть выведено эвристически путем рассмотрения и описания процессов столкновений частиц. Именно так Л.Больцман в 1872 году впервые получил названное впоследствии его именем кинетическое уравнение [1], вывод которого, исходя из 168