Настоящий четвёртый том серии ИНТ «Физика плазмы» содержит четыре обзора. Первые два из них посвящены теории нелинейных волновых процессов в плазме.

В обзоре «Солитоны в плазме», написанном кандидатом физико-математических наук Ю. А. Даниловым совместно с доктором физико-математических наук В. И. Петвиашвили, излагаются достижения теории локализованных в пространстве и не распадающихся волновых образований. Солитоны — замечательный физический объект. Они представляют собой как бы фундаментальные структуры нелинейных волновых процессов с дисперсией и важны не только в гидродинамике и физике плазмы, но и во многих других областях физики. Развитие теории солитонов, как одномерных, так и в особенности неодномерных — несомненная заслуга физики высокотемпературной плазмы. Хотя солитоны на воде были открыты Дж. С. Расселом ещё в 1838 г., а уравнение, описывающее солитоны, было получено Кортевегом и де Фризом в 1895 г., о них впоследствии фактически забыли. Солитоны были заново открыты при исследовании бесстолкновительных ударных волн в плазме с магнитным полем. Сначала Р. 3. Сагдеев в 1958 г. показал, что ионно-звуковые и магнитозвуковые колебания могут распространяться в виде уединённой волны. Сам термин «солитон» был введён в 1965 г. американскими теоретиками Н. Забуски и М. Крускалом, показавшими, что уравнение Кортевега — де Фриза обладает «скрытно линейными свойствами». Большой вклад в развитие теории солитонов внесли советские исследователи В. Е. Захаров, А. Б. Шабат и Л. Д. Фаддеев, Б. Б. Кадомцев и В. И. Петвиашвили, В. Б. Матвеев, С. П. Новиков и другие. В настоящее время теория солитонов выросла в целое сложное направление в математике. В представленном обзоре авторы ограничиваются теми вопросами теории, которые имеют непосредственное отношение к физическим процессам. Особую роль для плазмы играют ленгмюровские солитоны — локализованные волновые пакеты ленгмюровских колебаний, впервые найденные Л. И. Рудаковым. Они лежат в основе теории турбулентности плазмы, возникающей при введении в неё большой мощности. Второй обзор сборника «Сильная ленгмюровская турбулентность и турбулентный нагрев», написанный доктором физико-математических наук А. С. Кингсеппом, знакомит с состоянием этой теории, играющей важную роль в инерционно-лазерном и пучковом управляемом термоядерном синтезе.

Третий обзор, написанный кандидатом физико-математических наук Л. М. Алексеевой «Магнитосфера Земли. Строение и физика» включён в сборник для ознакомления, главным образом, физиков, занимающихся лабораторной плазмой, с одним из важных космических плазменных объектов. Хотя систематическое исследование околоземной плазмы началось несколько позже работ по термоядерному синтезу, к настоящему времени, благодаря использованию летательных аппаратов, получена большая информация о физических процессах в плазме магнитосферы Земли. Она несомненно имеет важное значение для развития физики плазмы в целом.

Наконец, последний обзор в сборнике докторов физико-математических наук В. И. Когана и В. С. Лисицы «Радиационные процессы в плазме» можно рассматривать как продолжение обзора этих авторов «Атомные процессы в плазме» в т. 3. Однако здесь главное внимание уделяется не диагностике, а энергобалансу высокотемпературной плазмы, находящейся в магнитном поле. Наряду с тормозным и фоторекомбинационным здесь рассмотрено также и циклотронное излучение. Одна из глав посвящена учёту реабсорбции излучения в плазме. А в конце обзора дана сводка сведений о возможных топливных смесях в термоядерном реакторе.

Все обзоры ставят цель ознакомить с состоянием данной области науки достаточно широкий круг физиков, не являющихся в ней специалистами.

ОТ РЕДАКТОРА

От редактора	3

СОЛИТОНЫ В ПЛАЗМЕ
Ю. А. Данилов, В. И. Петвиашвили

1. Введение	5
2. Получение солитоноподобных решений для стекающей плёнки вязкой
жидкости методом стабилизирующего множителя	6
3. Многомерное обобщение уравнения Кортевега — де Фриза
для ионно-звуковых волн	10
4. Уединённый вихрь дрейфовой волны в плазме и в планетных атмосферах	15
5. Дальнейшее обобщение метода стабилизирующего множителя
и уединённые тороидальные вихри в магнитной гидродинамике	19
6. Устойчивость многомерных солитонов. Нелинейное уравнение
Шрёдингера	22
7. Устойчивые сферически симметричные ленгмюровские солитоны в плазме	27
8. Ленгмюровские волны в магнитном поле	30
9. Плазменные солитоны, локализованные поперёк сильного магнитного
поля	31
10. Диамагнетизм при высоких частотах и циклотронные солитоны	37
11. Неупругое столкновение солитонов	39
12. Нерасплывающиеся волновые пакеты как инварианты преобразований,
допускаемых уравнениями	41
13. Заключение	45
Литература	46

СИЛЬНАЯ ЛЕНГМЮРОВСКАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ И ТУРБУЛЕНТНЫЙ НАГРЕВ ПЛАЗМЫ
А. С. Кингсеп

1. Введение	48
2. Солитонная модель сильной ленгмюровской турбулентности	52
2.1. Ленгмюровский солитон	54
2.2. Динамика образования и взаимодействия солитонов	60
2.3. Модель солитонного газа	62
2.4. Солитон в поле накачки. Модель квазиколлапса, динамическая
турбулентность	66
2.5. «Термодинамика» солитонного газа	70
3. Взаимодействие солитонов с частицами и нагрев плазмы	74
3.1. Резонансное взаимодействие	74
3.2. Баллистическая мода	77
3.3. Нелинейная диссипация	79
3.4. Решаемая модель одномерной турбулентности	84
4. Турбулентный нагрев плазмы при ленгмюровском коллапсе	88
4.1. Выбор модели ленгмюровского коллапса	94
4.2. Нагрев плазмы в звуковом режиме коллапса	96
4.3. Нагрев в режиме нелинейной диссипации	100
4.4. Другие модели. Сводка результатов	104
5. Заключение	108
Литература	110

МАГНИТОСФЕРА ЗЕМЛИ. СТРОЕНИЕ И ФИЗИКА
Л. М. Алексеева

1. Введение	113
2. Глобальные черты магнитосферы	115
2.1. Авроральный овал	115
2.2. Общее строение магнитосферы	121
2.3. Детальная структура магнитосферы — границы между областями	126
2.4. Основной тип конвекции	131
3. Стационарная магнитосфера и параметры солнечного ветра	134
3.1. Солнечный ветер и классические модели конвекции	134
3.2. Мнемонический ключ к динамике магнитосферы	136
3.3. Другие подходы к проблеме	141
3.4. Физика обтекания магнитосферы	142
4. Возмущённость магнитосферы. Бури и суббури	145
4.1. Уровни магнитной возмущённости	145
4.2. Макроскопическая характеристика суббурь и бурь	148
4.2.1. Суббуря	148
4.2.2. Буря	151
4.3. Магнитосферные частицы разных энергий и их инжекция	154
4.4. Конвекция в заданных электрическом и магнитном полях.
Трассирование частиц	160
5. Эффекты ионосферной проводимости. Параллельные токи и дуги
полярных сияний	163
5.1. Устойчивость магнитосферных процессов	164
5.2. Глобальная система параллельных токов	165
5.3. Дуги полярных сияний	168
6. Тенденции в теоретическом изучении глобальной динамики
магнитосферы	170
7. Колебания в магнитосфере	182
8. Заключение	186
Приложение 1	188
Приложение 2	189
Литература	189

РАДИАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПЛАЗМЕ
В. И. Коган, В. С. Лисица

1. Введение	194
2. Механизмы излучения. Излучательная способность плазмы	198
2.1. Тормозное излучение	198
2.2. Фоторекомбинационное излучение	209
2.3. Формулы Крамерса для вероятностей радиационных переходов	215
2.4. Циклотронное излучение	217
3. Контуры спектральных линий, уширенных столкновениями	222
3.1. Механизм уширения. Связь с теорией неупругих переходов	222
3.2. Уширение классическими движущимися частицами. Точные решения	227
3.3. Квантовая теория уширения	229
3.4. Метод кинетического уравнения в теории уширения линий	231
4. Запирание излучения в плазме	233
4.1. Излучение слоя равновесной плазмы	233
4.1.1. Общие соотношения и оценки	233
4.1.2. Тормозное и фоторекомбинационное излучение	235
4.1.3. Линейчатое излучение	237
4.1.4. Циклотронное излучение	240
4.2. Излучение конечного объёма неравновесной плазмы
в резонансной линии	246
4.2.1. Время выхода резонансного фотона из системы	246
4.2.2. Длина тушения. Диаграмма областей излучения	250
4.2.3. Обсуждение ограничений теории	252
5. Радиационные потери оптически прозрачных термоядерных систем	254
5.1. Ионизационное равновесие в горячей плазме	254
5.2. Радиационные потери на ионах примесей	256
5.3. Критерий зажигания. «Летальные» концентрации примесей	258
5.4. О режимах работы термоядерного реактора	261
6. Ядерные реакции в плазме	262
Литература	271

Книги на ту же тему

Спектральные преобразования и солитоны. Методы решения и исследования нелинейных эволюционных уравнений, Калоджеро Ф., Дегасперис А., 1985
Солитоны и нелинейные волновые уравнения, Додд Р., Эйлбек Д., Гиббон Д., Моррис Х., 1988
Нелинейные волны: Распространение и взаимодействие, Гапонов-Грехов А. В., ред., 1981
Солитоны и метод обратной задачи, Абловиц М., Сигур Х., 1987
Опрокидывающиеся солитоны. Нелинейные интегрируемые уравнения, Богоявленский О. И., 1991
Введение в нелинейную физику: От маятника до турбулентности и хаоса, Заславский Г. М., Сагдеев Р. З., 1988
Введение в нелинейную физику плазмы, Кингсеп А. С., 2004
Нелинейные волны в одномерных дисперсных системах, Бхатнагар П., 1983
Нелинейные волны, Лейбович С., Сибасс А., ред., 1977
Нелинейные волны в диспергирующих средах, Карпман В. И., 1973
Нелинейные волны 2012, Литвак А. Г., Некоркин В. И., ред., 2013
Волновые явления в ионосфере и космической плазме, Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я., 1984
Физика планетных ионосфер, Бауэр З., 1976
Теория распространения радиоволн в ионосфере, Гинзбург В. Л., 1949
Воздействие землетрясений и взрывов на ионосферу, Гохберг М. Б., Шалимов С. Л., 2008
Ионосферные процессы, Поляков В. М., Щепкин Л. А., Казимировский Э. С., Кокоуров В. Д., 1968
Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца: Вып. 103. Физика магнитосферы, ионосферы и распространения радиоволн, Жеребцов Г. А., ред., 1995
Сечения возбуждения атомов и ионов электронами: сводка формул и таблицы для определения сечений электрон-атомных столкновений и вероятностей радиационных переходов, Вайнштейн Л. А., Собельман И. И., Юков Е. А., 1973
Труды ФИАН; Т. 203. Рентгеновская диагностика лазерной термоядерной плазмы, Склизков Г. В., ред., 1990
Управляемый термоядерный синтез, Киллин Д., ред., 1980
Управляемые термоядерные реакции, Арцимович Л. А., 1961
Физика высокотемпературной плазмы, Саймон А., Томпсон У., 1972

elapsed time 0.020 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему