Реферат: Введение в плазменную астрофизику б. В. Сомов Аннотация

ВВЕДЕНИЕ В ПЛАЗМЕННУЮ АСТРОФИЗИКУ

Б.В. Сомов


Аннотация


Последовательное рассмотрение физических принципов (начиная с наиболее общих) и упрощающих предположений позволит ответить на два ключевых вопроса:


Какое приближение является наилучшим (простейшим, но достаточным) для описания того или иного астрофизического явления?

Как построить адекватную модель этого явления?



План лекций



Введение. Частицы и поля: самосогласованное описание. Теорема Лиувилля для точной функции распределения. Космическая плазма и гравитационные системы. Статистическое описание плазмы. Интеграл столкновений и корреляционные функции. Уравнение Власова. Уравнение Фоккера-Планка. Корреляционные функции и дебаевское экранирование.

Распространение ускоренных частиц в космической плазме. Модель толстой мишени. Трехмерные самосогласованные кинетические модели. Слабо неоднородные медленно меняющиеся поля. Дрейфы. Адиабатические инварианты в космической плазме. Ускорение Ферми. Турбулентность.

Магнитное пересоединение в вакууме и в плазме. Три стадии пересоединения. Ускорение частиц в токовом слое. Взаимодействие частица-волна в космической плазме. Пучковые неустойчивости. Стохастическое ускорение частиц волнами. Турбулентные каскады в МГД. Релятивистская электрон-позитронная плазма.

Кулоновские столкновения. Столкновительные релаксации. Двухтемпературная плазма в солнечных вспышках, пересоединяющих токовых слоях, аккреционных дисках релятивистских объектов. Электрическое и тепловое убегание в плазме. Трение в гравитационных системах.

Макроскопическое описание космической плазмы. Уравнения для моментов. Уравнение состояния и коэффициенты переноса. Гравитационные системы. Обобщенный закон Ома в космической плазме. Магнитогидродинамика космической плазмы. Релятивистская МГД. Аккреционные диски. Черные дыры. Релятивистские джеты. Электромагнитные аналоги слабого гравитационного поля.

Течения плазмы в сильных магнитных полях. Два типа плоских задач. Астрофизические приложения метода конформных отображений в задачах второго типа. Существование непрерывных течений. Нестационарное дипольное поле. Задача моделирование «космической погоды». Магнитосфера аккреционного диска и вспышки в ней.

Волны в космической плазме. Дисперсионное уравнение в идеальной МГД. Энтропийные, альфвеновские и магнитозвуковые волны. Диссипативные волны. Поведение волн малой амплитуды при наличии потерь энергии на излучение.

Разрывные течения. Классификация разрывов по Сыроватскому. Непрерывные переходы между разрывными решениями. Ударные волны в бесстолкновительной плазме. Эволюционность разрывных течений. Следствия эволюционности. Диссипативные эффекты. Структура разрывов и эволюционность.

Магнитное пересоединение. Малые возмущения и куммулятивный эффект в МГД приближении. Динамическая диссипация. Бесстолкновительное пересоединение. Пересоединение в солнечных вспышках. Топологические модели активных областей. S-образные морфологии и эруптивная активность Солнца.

Модели пересоединяющих слоев в космической плазме. Токовый слой Сыроватского. Высокотемпературные турбулентные слои в сильном магнитном поле. Высокотемпературные турбулентные токовые слои в солнечной короне. Сверх-горячая плазма. Эффект коллапсирующих магнитных ловушках. Ускорение электронов и ионов. Жесткое рентгеновское излучение.



Литература:

Somov B.V., Plasma Astrophysics, Part I, Fundamentals and Practice, Springer, New York, 2006.

Somov B.V., Plasma Astrophysics, Part I, Reconnection and Flares, Springer, New York, 2006.