С 6 по 10 февраля 2023 г. в ИКИ РАН пройдет очередная, Восемнадцатая конференция «Физика плазмы в солнечной системе». Ее тематика связана с теоретическими и экспериментальными исследованиями процессов в космической плазме — на Солнце, в солнечном ветре, в ионосфере и магнитосфере Земли и других планет солнечной системы, включая проблемы прогноза космической погоды, волновые процессы в космической плазме, токовые слои, численное и лабораторное моделирование.
Мероприятие открылось вступительным словом научного руководителя Института космических исследований РАН, академика Л.М. Зеленого. По его словам, организаторами конференции была проделана «большая работа», в результате которой вокруг нее сложилось большое сообщество ученых, работающих по данной проблематике. В этом году на конференцию зарегистрировались 400 человек. В первый день присутствовали 260, в том числе и онлайн, среди них много молодежи. Особую актуальность событию придает приближающийся день рождения А. Л. Чижевского, родоначальника исследований процессов в космической плазме. В наше время, их изучение стало уже общепризнанным направлением в физике, которое «дает серьезные результаты».
Далее Л. М. Зеленый выступил с докладом «Токовые структуры в космической плазме. Путешествие внутрь «“Сингулярности“». По его словам, впервые эту проблему поставили еще в 1950-х: проблема пересоединения магнитных полей стала одной среди трех основных проблем, ключевое значение которых стало ясно после начала космической эры. В 1960-х развернулась ожесточенная дискуссия между сторонниками моделей стационарного пересоединения (H.E. Petscek) и динамических токовых слоев (С.И. Сыроватский). По ее итогам, С.И. Сыроватский выдвинул идею о том, что эволюция плазменных течений в высокопроводящей плазме в магнитной гидродинамике обязательно приводит к формированию сингулярных токовых структур, которых стали называть токовыми слоями (ТС).
После этого, Л. М. Зеленый и его коллеги построили серию полуаналитических самосогласованных моделей ТС, согласно которой, толщина ТС может достигать первых сотен километров, то есть быть соизмерима с Ларморовским радиусом ионов. Параллельно Л. М. Зеленый и Й. Бюхнер выдвинули так называемую квазиадибатическую теорию описания движения заряженных частиц в токовых слоях.
Благодаря спутниковым измерениям CLUSTER и INTERBALL удалось восстановить «матрешечную» структуру сингулярности: оказалось, что внутри тонкого ионного слоя очень часто можно обнаружить сверхтонкий электронный слой. Его существование значительно увеличивает запас магнитной энергии, который накапливается в плазменной конфигурации, что очень важно для понимания самого главного свойства токовых слоев: — их метастабильности — способности накапливать энергию в течение относительно длительного времени.
На этой основе, исследователь О. Царев выдвинул новую теорию, которая позволяет в описывать в квазидиабатическом приближении не только ионы, но и электроны. Это дает возможность разработать новые модели, пригодные для описания, как толстых, так и тонких и даже сверхтонких токовых слоев, неплохо согласующиеся с современными спутниковыми наблюдениями.
В заключение Л. М. Зеленый выразил надежду на то, что рано или поздно человечество найдет способы использовать магнитные токовые аккумуляторы, основанные на способности метастабильных ТС запасать большие количества энергии, как в науке, так и в повседневной жизни.
Фото: Л. М. Зеленый. Источник: Т. Жаркова / ИКИ РАН
