Теория коллективных взаимодействий волн и частиц в пылевой плазме Владимиров, Сергей Владимирович Владимиров, Сергей Владимирович

Краткое описание

Владимиров, Сергей Владимирович.
Теория коллективных взаимодействий волн и частиц в пылевой плазме : диссертация ... доктора физико-математических наук : 01.04.02. - Москва, 1998. - 221 с.
Оглавление диссертациидоктор физико-математических наук Владимиров, Сергей Владимирович
Оглавление
Введение
1 Основные свойства пылевой плазмы
1.1 Феноменология
1.2 Основные свойства пылевой плазмы
1.3 Основные процессы, влияющие на коллективные эффекты в пылевой плазме
2 Влияние зарядки пыли на плазменные волны
2.1 Зарядка пылевых частиц
2.2 Кинетическая теория зарядки пыли
2.2.1 Функция распределения пылевых частиц
2.2.2 Теория возмущений
2.2.3 Диэлектрическая проницаемость
2.3 Распространение и рассеяние волн
2.3.1 Дисперсия и затухание
2.3.2 Рассеяние волн в пылевой плазме
3 Альфеновские волны в пылевой плазме
3.1 Линейная дисперсия и альфеновский резонанс
3.1.1 Модель и исходные уравнения
3.1.2 Дисперсионные соотношения
3.2 Нелинейные альфеновские волны
3.2.1 Исходные уравнения
3.2.2 Линейная дисперсия
3.2.3 Нелинейный вклад
3.2.4 Нелинейные волны
3.3 Альфеновские поверхностные волны
3.3.1 Рассматриваемая модель
3.3.2 Дисперсия поверхностных волн
3.3.3 Поверхностные волны на резкой границе
3.3.4 Затухание поверхностных волн
4 Эффекты в плазменно-пылевых кристаллах
4.1 Формирование осциллирующего потенциала
4.1.1 Потоки ионов к электроду
4.1.2 Потенциал пробной частицы
4.1.3 Конус Маха позади пылевой частицы
4.2 Вибрационные моды в плазменно-пылевом кристалле
4.2.1 Одномерный случай
4.2.2 Вибрационные моды в двумерном случае
4.3 Гамильтонова динамика движения пылевых частиц
4.3.1 Гамильтониан системы
4.3.2 Эффективный потенциал
4.3.3 Колебания в кристаллической решетке
5 Некоторые специальные процессы и частные приложения
5.1 Силы, действующие на плазму токамака
5.1.1 Силы трения при наличии пыли
5.1.2 Альфеновские силы при наличии пыли
5.2 Эффекты в молекулярно-пылевых облаках
5.2.1 Исходные уравнения
5.2.2 Дисперсионные соотношения
5.2.3 Результаты
5.3 Потоки частиц плазмы при наличии градиентов температуры
5.3.1 Исходные уравнения
5.3.2 Потоки ионов и нейтралов
5.4 Модуляционная неустойчивость электромагнитных волн
5.4.1 Постановка задачи
5.4.2 Нелинейное дисперсионное уравнение
5.4.3 Результаты и обсуждение
Заключение и выводы
Литература
Список иллюстраций
1.1 Зарядка пыли плазменными токами
3.1 Нормированный квадрат перпендицулярного волнового вектора
= кх/кг как функция нормированной частоты / = и>/$}г. при (3 = 0.1. а = 0.01 и 5 = 1
3.2 Нормированный квадрат перпендицулярного волнового вектора кх = кх/кг как функция нормированной частоты / = при
(3 = 0.1. а = 0.01 и 8 = 0.9
3.3 Нормированный квадрат перпендицулярного волнового вектора кх = кх/кг как функция нормированной частоты / = при
/3 = 0.1. а = 0.01 и ¿ = 0.7
3.4 Нормированный квадрат перпендицулярного волнового вектора
— кх/кг как функция нормированной частоты / = при /3 = 0.1. а = 0.01 и 6 = 0.5
3.5 Нормированный квадрат перпендикулярного волнового вектора
их = кх/кг как функция а = при /3 = 0./ = 0.1. и 5 = 1
3.6 Нормированный квадрат перпендикулярного волнового вектора
V2 к2
Кх = кх/кг как функция а = -^т-- при ¡3 = 0. / = 0.1. и о = 0.92
3.7 Нормированный квадрат перпендикулярного волнового вектора
kl
кх = kx/kz как функция а = -д-р. при (3 = Q. f = 0.1. и 8 = 0.91
г
3.8 Нормированный квадрат перпендикулярного волнового вектора
v2 к2
= kx/kz как функция а = при /3 = 0./ = 0.1. и S = 0.90
t
3.9 Нормированные частоты u>/fij- двух мод как функции нормированного волнового вектора kvAjVti. при 8q = 0.8 (сплошные кривые)
и So = 1 (пунктирные кривые)
3.10 Квадрат нормированного волнового числа кх = kx/kz как функция нормированной частоты / = cu/fli. при а = 0.01 and s = 1. Сплошная кривая соответствует 5=1. пунктирная кривая соответствует 8 = 0.9
3.11 Нормированная фазовая скорость V. при положительных ку. как функция 5 = kz/ky. для а = 0.1 (пунктирная кривая), а = 0.5 (точки) и а = 3 (сплошная кривая), а также при 8 = 1. 8 = 0.9 и
S = 0.8
3.12 Нормированная фазовая скорость V. при положительных ку. как функция а. при 5 = 1 и 8 = 1 (сплошная кривая). 8 = 0.9 (точки), и 8 = 0.8 (пунктирная кривая). Кривые А и В замыкают заштрихованную область, где имеет место альфеновский резонанс
3.13 Нормированная фазовая скорость V. при отрицательных ку. как функция з = kz/ky. для а — 0.1 (пунктирная кривая), а = 0.5 (точки) и а = 3 (сплошная кривая), а также при 8 = 1. 8 = 0.95 и
S = 0.8
3.14 Нормированная фазовая скорость V. при отрицательных ку. как функция а. при з = 0.3 и 8 = 1 (сплошная кривая). 8 = 0.95 (точки), и 8 = 0.9 (пунктирная кривая). Кривые А и В замыкают заштрихованную область, где имеет место альфеновский резонанс
4.1 Осциллирующий потенциал (эквипотенциальные поверхности) при числе Маха М = 1.1
4.2 Осциллирующий потенциал (эквипотенциальные поверхности) при числе Маха М = 1.2
4.3 Осциллирующий потенциал (эквипотенциальные поверхности) при числе Маха М = 1.5
4.4 Колебания частиц пыли в одномерной цепочке, помещённой во внешнее электрическое и гравитационное поля
4.5 Характерная частота вертикальных колебаний пылевых частиц
/о в Гц как фунция заряда частиц пыли |(2/б1 х Ю-4
4.6 Колебания частиц пыли в двух одномерных цепочках, помещённых
во внешнее электрическое и гравитационное поля
4.7 Потенциал Ф1 в единицах ¡в-, возбуждённый частицей в верхней цепочке и действующий на частицу нижней цепочки . как функция расстояния в единицах Ар
4.8 Характерная частота первой моды вертикальных колебаний пылевых частиц fi в Гц как фунция заряда частиц пыли Q/e х Ю-4
4.9 Характерная частота второй моды вертикальных колебаний пылевых частиц /2 в Гц как фунция заряда частиц пыли Q/e х Ю-4
5.1 Волновое число к как функция частоты со при распространении право-(пиркулярно)поляризованной волны параллельно магнитному полю. Частота нормирована на fld. а волновое число - на fld/va- Параметр <5 = 1 — 0.8 х Ю-4. Кривая (а)- с учётом столкновений. кривая (Ь) - без учёта столкновений
5.2 Волновое число к как функция частоты и> при распространении лево-(циркулярно) поляризованной волны параллельно магнитному полю. Частота нормирована на fld. а волновое число - на fld/vA-Параметр 5 = 1— 0.8 х Ю-4. Кривая (а)- с учётом столкновений, кривая (Ь) - без учёта столкновений
5.3 Волновое число к как функция частоты и при распространении право-(циркулярно)поляризованной волны под углом 80° по отношению к магнитному полю. Частота нормирована на fld. а волновое число - на fld/va- Параметр S = 1 — 0.8 х Ю-4. Кривая (а)-
с учётом столкновений; кривая (Ь) - без учёта столкновений
5.4 Волновое число к как функция частоты со при распространении лево-(циркулярно)поляризованной волны под углом 80° по отношению к магнитному полю. Частота нормирована на а волновое число - на Qú/va- Параметр 5 = 1 — 0.8 х 10~4. Кривая (а)-
с учётом столкновений, кривая (Ь) - без учёта столкновений
5.5 Волновое число кх. перпендикулярное внешнему магнитному полю, как функция частоты и> при фиксированном волновом числе кг = 10. параллельном магнитному полю. Волновые частоты и вектора нормированы так же. как и на Рис. (5.1)-(5.4). Кривая (а) отвечает наличию пыли. S = 1 — 0.8 х Ю-4, при учёте столкновений. Кривая (Ь) соответствует отсутствию пыли. S = 1. также при учёте столкновений
5.6 Волновое число кх. перпендикулярное внешнему магнитному полю. как функция частоты ш при фиксированном волновом числе kz = 10; параллельном магнитному полю. Волновые частоты и вектора нормированы так же. как и на Рис. (5.1)-(5.5). Кривая (а) отвечает наличию пыли. 5 = 1 — 0.8 х Ю-4, в отсутствие столкновений. Кривая (Ь) соответствует отсутствию пыли. S = 1. и столкновений
Список таблиц
1.1 Основные параметры пылевых частиц
1.2 Соотношения между тремя характерными масштабами в космической пылевой плазме