Решение системы дифференциальных уравнений для анализа магнитогидродинамических волн в космическом пространстве

Магнитогидродинамические представления используются для анализа пространственно-временной динамики взаимодействия волн альвеновского вида в плазме солнечного ветра. Для этого с помощью компьютерной программы, реализующей МГД уравнения в одномерном приближении, выполняются численные эксперименты в диалоговом режиме. При этом рассмотрена взаимная трансформация МГД волн и влияние соотношения масштабов заданных возмущений на результат их взаимодействия. Полученные результаты являются иллюстрацией процесса взаимодействия интенсивных альвеновских волн поддерживающего высокий уровень магнитозвуковой возмущенности в солнечном ветре.

Изучить пространственно-временную динамику взаимодействия интенсивных МГД волн в плазме солнечного ветра.
Объяснить причины высокого уровень магнитозвуковой возмущенности в солнечном ветре.

На основе магнитогидродинамических представлений анализируется пространственно-временная динамика столкновения интенсивных альвеновских волн в плазме солнечного ветра. Для этой цели использована специальная компьютерная программа, реализующая МГД уравнения в одномерном приближении и позволяющая проводить вычислительные эксперименты в диалоговом режиме. В численных экспериментах изучались трансформация альвеновских волн  в магнитный звук и влияние соотношения масштабов заданных возмущений на результат их взаимодействия.

Сильно нелинейные режимы распространения МГД волн плохо поддаются аналитическим методам анализа, поэтому целесообразно использовать современные средства компьютерного моделирования.

Для этой задачи была реализована компьютерная программа, позволяющая осуществлять исследования эволюции одномерных нелинейных МГД волн методами вычислительного эксперимента в диалоговом режиме.

В работе на основе магнитогидродинамических представлений рассмотрен нелинейный режим распространения МГД волн и проанализирована пространственно-временная динамика столкновения интенсивных альвеновских волн в плазме солнечного ветра. Для этой цели была использована специальная компьютерная программа, реализующая МГД уравнения в одномерном приближении и позволяющая проводить вычислительные эксперименты в диалоговом режиме.

В численных экспериментах изучались трансформация альвеновских волн  в магнитный звук

и влияние соотношения масштабов заданных возмущений на результат их взаимодействия.

Полученная пространственно-временная динамика переноса заданных альвеновских волн демонстрирует образование нелинейных режимов выражающееся в формировании альвеновских ударных волн с осциллирующими фронтами. Одновременно происходит перекачка энергии распространяющихся альвеновских возмущений в БМЗ волны.

Столкновение импульсов  разных  масштабов  устраняет существовавшую до этого асимметрию масштабов и изменяет их амплитуды  в  пользу крупномасштабного по  сравнению  со  случаями  переноса  импульсов без столкновения. Таким образом, моделирование подтверждает явления отражения от областей резкого изменения параметров, которые чувствительны  к  пространственным масштабам взаимодействующих объектов. Взаимодействие  сталкивающихся  импульсов ведет также к генерации интенсивных БМЗ волн.

Полученные результаты являются иллюстрацией  процесса  взаимодействия интенсивных альвеновских волн в изобилии присутствующих в солнечном ветре и поддерживающего в нем высокий уровень магнитозвуковой возмущенности.

[1] Sari J.W., Valley G.C. Interplanetary magnetic field power spectra: mean field radial or perpendicular to radial. // J.Geophys. Res., 1976, V.81, N 31, P. 5489.
[2] Hollweg J.V. Hydromagnetic waves in interplanetary space. // Publ. Astr. Soc. Pacific, 1974, V.86, N 513, P. 561.
[3] Barkhatov N.A. Transport of Alfven wave beam by solar wind. // Advances in Space Research, 1995, V.17, N 4/5, P. 331.
[4] Бархатов Н.А., Беллюстин Н.С. Нелинейная трансформация магнитогидродинамических волн в движущейся плазме. // Известия ВУЗов "Радиофизика", 1996, Т.34, N 5, С. 579.
[5] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 733 с.
[6] Гершман Б.Н., Ерухимов Л.М., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М.: Наука, 1984. 392 с.

An important feature of the MHD waves in the solar wind, is the unreasonably high level magnetosonic perturbation. However, given the substantial collisionless absorption MMZ BMZ and the waves quickly die out at distances much smaller than 1 and.e. However, the decrease in amplitude Alfven waves are rare and usually associated only with the radial extension of the interplanetary plasma. This means that the contradiction can be explained if we consider the possibility of a continuous energy transfer Alfven waves into magnetosonic. In the solar wind there is a possibility of a sharp increase in the amplitudes of the Alfven waves due to pumping of energy from the stream.