Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 101, № 4 (2024)
СТАТЬИ
О возможности исследования эффекта магнитного перезамыкания в лабораторном астрофизическом эксперименте по рентгеновским эмиссионным L-спектрам многозарядных ионов
Аннотация
В работе рассмотрено применение метода рентгеновской спектроскопии с высоким пространственным разрешением для исследования эффекта магнитного перезамыкания в лабораторных астрофизических экспериментах, проводимых на современных лазерных комплексах нано- и пико-секундной длительности при умеренных плотностях потока лазерного излучения на мишени <1018 Вт/см2. Приведен краткий обзор часто используемых схем для постановки эксперимента. Выполнены атомно-кинетические расчеты для спектров с L-оболочек Ne- и F-подобных ионов железа (Fe, Z = 26), которые демонстрируют высокую чувствительность спектров к изменению параметров плазмы. Проведен анализ области применимости различных диагностических подходов к оценке электронной температуры и плотности лазерной плазмы. Показано, что линии переходов в Ne-подобных ионах являются универсальным инструментом для измерения параметров плазмы как в области лазерного взаимодействия с мишенью, так и в зоне перезамыкания.
298-310
Моделирование астрофизических джетов в магнитных полях лазерной релятивистской плазмы
Аннотация
Дан краткий обзор результатов экспериментального моделирования космических джетов в сверхсильных магнитных полях лазерной релятивистской плазмы. Отмечается, что развитие циклотронной неустойчивости с генерацией циклотронного излучения играет ключевую роль в ряде процессов в плазме с магнитным полем: самолокализации плазмы в виде солитонов, преобразовании вращательного движения плазмы в поступательное, циклотронном ускорении заряженных частиц, разделении (стратификации) плазменной струи на отдельные плазменные образования.
311-320
Динамика структуры плазменного выброса при лабораторном моделировании джетов молодых звезд на установках плазменного фокуса
Аннотация
Использование установок типа «плазменный фокус», таких как ПФ-3 (Курчатовский институт), позволяет проводить хорошо контролируемые и диагностируемые лабораторные эксперименты по изучению лабораторных джетов с масштабными параметрами, близкими к джетам молодых звезд. В работе представлены результаты численного моделирования распространения плазменного выброса в ПФ-3. В качестве начальных условий была выбрана самосогласованная конфигурация, корректно учитывающая внутреннюю структуру джета. Это позволило получить детальную структуру взаимодействия замагниченного выброса с окружающим газом. В силу масштабируемости подобной структуры следует ожидать от головных ударных волн джетов молодых звезд.
321-334
Экспериментальное исследование влияния УФ-излучения на активацию имитаторов пылевых частиц реголита безатмосферных тел
Аннотация
Начиная с первых автоматических миссий к Луне, была зарегистрирована активность пылевых частиц безатмосферных тел. С тех пор проведено множество теоретических и экспериментальных исследований этого эффекта, однако в настоящее время нет четкого понимания роли внешних воздействий на динамику этого явления. В данной работе представлены результаты экспериментов по определению влияния жесткого УФ-излучения на активность пылевых частиц. Показано, что оно вносит значительный вклад в динамику частиц. Результаты определения условий отрыва частиц от поверхности находятся в соответствии с теоретическими расчетами.
335-347
Методика оценки количества частиц реголита в пылевом облаке в разряде, инициированном излучением гиротрона
Аннотация
В статье предложен новый метод оценки количества частиц в экспериментах по моделированию взаимодействия космической и лунной пыли с поверхностью космических аппаратов. Эксперименты основаны на создании пылевого плазменного облака при воздействии излучения мощного импульсного гиротрона на вещество, имитирующее космическую или лунную пыль. Этот подход был опробован с использованием имитатора лунного реголита. Анализ динамики частиц в пылевых облаках, полученных в результате микроволнового разряда, производится с помощью программы ImageJ.
348-354
МГД моделирование астрофизических и лабораторных джетов при различных конфигурациях магнитных полей
Аннотация
В настоящей работе представлены результаты МГД моделирования астрофизических и лабораторных сверхзвуковых джетов при суперпозиции полоидального (Br, Bz) и тороидального (Bϕ) магнитных полей. Показано, что вылетающее вещество быстро коллимируется магнитным полем. Образуется ударная волна вытянутой формы, которая движется от мишени к границе камеры, оставляя за собой устойчивое течение. Внутри основной конической расширяющейся ударной волны наблюдается периодическая ударно-волновая структура. Показано, что тороидальный компонент магнитного поля остается в области на протяжении всего расчета и играет роль в коллимации потока. Полоидальное магнитное поле уменьшается в области конуса джета, но сохраняется в области моделирования на всем протяжении расчета и также участвует в коллимации потока. Таким образом, в коллимации потока магнитным полем принимают участие оба компонента Bz и Bϕ. Ширина джета и угол раствора конуса Ɵ зависят от величины индукции магнитного поля. По мере увеличения поля джет становится более узким, а угол раствора конуса уменьшается. Изначально мы не задаем вращение джета Ω. Однако благодаря наличию поля Bϕ вещество приобретает угловую скорость и закручивается вдоль оси z. Результаты моделирования качественно согласуются с лабораторными джетами, возникающими в эксперименте на лазерной установке «Неодим», и с ранее полученными результатами МГД моделирования образования джетов раздельно, в полоидальном или тороидальном магнитном поле.
355-365
Динамические процессы в токовых слоях и экспериментальная лабораторная астрофизика
Аннотация
Представлен краткий обзор результатов исследования динамики токовых слоев, формируемых в лабораторных экспериментах, которые проводятся в ИОФ РАН. Показано, что в лабораторных условиях могут быть воспроизведены наиболее существенные черты явлений, подобных вспышкам на Солнце. Это — сравнительно медленное накопление магнитной энергии при формировании токового слоя, быстрое высвобождение энергии при разрыве слоя, ускорение потоков плазмы, сверхбыстрый нагрев вещества, эффективное ускорение частиц. Установлено качественное сходство между основными характеристиками токовых слоев в хвостовой области магнитосферы Земли и в лабораторных условиях. Сопоставление ряда фундаментальных безразмерных параметров указывает на возможности количественного лабораторного моделирования процессов, происходящих в магнитосфере. Сделан вывод о том, что экспериментальные исследования динамики токовых слоев и процессов магнитного пересоединения представляют собой одно из перспективных направлений лабораторной астрофизики.
366-378
Холловские эффекты и коллапс диамагнитной каверны при разлете облака лазерной плазмы в вакуумное магнитное поле
Аннотация
В настоящей работе описываются результаты лабораторного эксперимента по суб-альфвеновскому разлету квазисферического облака лазерной плазмы в вакуумное магнитное поле в режиме слабозамагниченных ионов. Рассматривается роль Холловских полей и токов в аномально быстрой динамике магнитного поля на фазе коллапса диамагнитной каверны. Демонстрируются подробные пространственные измерения конфигурации азимутальных Холловских полей и определяется их связь с коллапсом диамагнитной каверны. В результате проведенного эксперимента были получены данные, подтверждающие гипотезу о переносе основного магнитного поля движением электронов, связанным с Холловскими токами.
379-388