ДИХОТОМІЯ МЕХАНІЗМІВ ДЕКАМЕТРОВОГО РАДІОВИМІНЮВАННЯ ЮПІТЕРА: ВПЛИВ СТРИМЕРНИХ НЕОДНОРІДНОСТЕЙ ТА МГД-ЗБУРЕНЬ В ДЖЕРЕЛІ

Автор(и)

  • Н. О. Цвик Інститут радіоастрономії НАНУ, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/1810-4215.2023.36.290182

Ключові слова:

декаметрове радіовипромінювання, сплески, МГД хвилі, неоднорідність магнітосфери, Юпітер

Анотація

Досліджено модель джерела декаметрового випромінювання Юпітера, яке формується в умовах збудження МГД хвиль в нижній магнітосфері Юпітера в присутності неоднорідності магнітосфери у вигляді іонізованих стимерів товщини 1-100 км. Проаналізовано механізми виникнення анізотропного кінетичного розподілення електронів, за яких виникають умови для активної генерації декаметрового випромінювання такого джерела у вигляді сплесків за різними сценаріями. Показано, що газові течії в потоковій трубці Іо – Юпітер та ефекти дифузії плазми в стримерах призводять до створення кінетичного розподілення електронів конусного типу. З іншого боку, показано, що альвенівські хвилі, завдяки коливанням електричних полів, регулюють утворення кінетичного розподілення електронів як конусного типу (переважно, на периферії стимера), так і пучкового типу (всередині стримера). В останньому випадку, виникає прискорення пучків електронів до швидкостей біля 0.1с (де ‘с’ – швидкість світла), які надалі убігають вздовж стримерів і модулюються продольною Альвенівською хвилею з довжиною біля 1000 км і періодом біля 1 секунди.

Коливання плазми стримерів в дотичному до ліній магнітного поля Юпітера напрямку призводять до збудження швидкого магнітного звука, а прискорені пучки електронів генерують плазмові хвилі в цьому ж напрямку. Розшарована таким чином плазма стримерів формує профіль стримера з неоднорідним і анізотропним розподіленням електронів, який рухається разом з МГД хвилями зі швидкістю біля 0.001с і стає надалі джерелом електромагнітного ДКМ випромінювання. Відповідний рух джерела з такою швидкістю призводить до дрейфу частоти сплесків біля 0.2 МГц/сек, як і спостерігається в L-сплесках ДКМ випромінювання Юпітера. При цьому, плазмові хвилізбурення створюють розшарування стимера на тонкі нитки іонізованої електронної плазми, та сприяють надтонкій модуляції електромагнітних сплесків ДКМ випромінюваня, як в S-сплесках.

Всі ці процеси сприяють генерації ДКМ випромінювання Юпітера у вигляді L- та S-сплесків, та відповідають різним сценаріям і механізмам генерації випромінювання. Зокрема, L-сплески можуть бути пов’язані з Мазерним випромінюванням активної плазми джерела на периферії стимерів, яка активується швидкими МГД хвилями, а S-сплески можуть бути пов’язані з Черенковським випромінюванням швидких пучків електронів, яке збуджується першочергово і переважно в вигляді плазмових хвиль в джерелах всередині стримерів, та перетворюється надалі в спостережуване електромагнітне радіо випромінювання сплесків.

Посилання

Akhiezer A. I., Akhiezer I. A. et al.: 1974, Plasma electrodynamics (in Russian), Moscow: Nauka, Glav. red. phys.-mat. Literatury /eds. A. I. Akhiezer, 719 p.

Appert K. et al.: 1974, Phys. Fluids, 17, 1471.

Bembitov D. B. et al.: 2014, Ann. Geoph., 32, 1189.

Boev A. G., Luk’yanov M. Yu.: 1991, Sov. Astron., 68, 853.

Boev A. G., Luk’yanov M. Yu., Tsvyk N.: 1993, Kinemat. Phys. Celest. Bod., 9, 37.

Boev A. G., Udal’tsova N. M., Yantsevich A. A.: 2001, Radiophys. Radioastron., 6, 252.

Bragynskyi S. I.: 1963, The questions of plasma theory (in Russian), 1, 183, Moscow: Gos. izdatel’stvo literatury po nauke i tekhnike /ed. M. A. Leontovich.

Edwin P. M., Roberts B.: 1983, Solar Phys., 88, 179.

Kadomtsev B. B.: 1963, The questions of plasma theory (in Russian), 2, 132, Moscow: Gos. izdatel’stvo literatury po nauke i tekhnike /ed. M. A. Leontovich.

Kadomtsev B. B.: 1988, Nonlinear phenomena in the plasma (in Russian), Moscow: Nauka, Glav. red. phys.mat. Literatury /eds. A. I. Akhiezer.

Melrose, D. B.: 1986, J. Geohys. Res., 91, A7, 7970.

Ryabov B. P., Gerasymova N. N.: 1990, Decameter sporadic radioemission of Jupiter (in Russian), Kyiv: Naukova dumka.

Ryabov V. B., Zarka P. et al.: 2014, Astron. Astroph., 568, A53.

Smirnov B. M.: 1995, The physics of the low ionized gas (in Russian), Moscow: Nauka, Glav. red. phys.-mat. Literatury, 424 p.

Tsvyk N. O.: 2019, Odessa Astron. Publ., 32, 105.

Wu C. S.: 1985, Space Sci. Rev., 41, 215.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-04

Номер

Розділ

Радіоастрономія