name: «Описание крупномасштабных процессов в бесстолкновительной космической плазме и численное моделирование тонких токовых слоев»
keyword_list: космическая плазма, система уравнений Власова, самосогласованное крупномасштабное низкочастотное электромагнитное поле в космической плазме, дрейфовое приближение, мгновенное дальнодействие, электростатические эффекты, уравнение эллиптического типа, уравне
abstract: Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.Диссертация посвящена выводу систем уравнений для описания крупномасштабных медленных процессов в околоземной космической плазме ионосферы, магнитосферы и солнечного ветра, а также применению одной из выведенных систем уравнений к числен- ному моделированию стационарных тонких токовых слоев в хвосте магнитосферы Земли. В работе получена модификация системы уравнений Максвелла для плазмы в приближении квазинейтральности, а также схема ее замыкания системой уравнений переноса плазмы. Также получены такие замыкания для 6-ти вариантов системы уравнений переноса плазмы, в которых для определения полей получается система уравнений эллиптического типа, не содержащая частных производных по времени и определяющая поля по текущему пространственному распределению гидродинамических параметров плазмы и граничным условиям в рамках мгновенного дальнодействия. Для  бесстолкновительной  плазмы  из  протонов  и  замагниченных электронов получена новая дивергентная форма уравнения силового баланса протонов, в которой исключено электрическое поле. Из этого уравнения  получена  векторная  форма  условия  силового баланса в виде закона сохранения для стационарного пространственно одномерного токового слоя с учетом анизотропии давления электронов. Для указанного тонкого токового слоя с заданной нормальной компонентой магнитного поля построена законченная теория с учетом электростатических эффектов и с кинетическим описанием замагниченных  электронов  функцией  распределения Максвелла–Больцмана. На основе этой теории построена численная модель, в которой протоны описываются стационарным уравнением Власова, а вклад электронов учитывается аналитически. Для численного решения стационарного уравнения Власова разработаны и успешно применены два новых метода, которые позволяют выполнять основной объем вычислений на графических процессорах. Получен набор симметричных конфигураций указанного тонкого токового слоя, для которых точно выполнены условия силового баланса, и впервые рассчитана функция распределения протонов с высоким разрешением в пространстве скоростей. Впервые в численном моделировании получены и детально исследованы конфигурации указанного тонкого токового слоя с "колоколообразным" профилем сдвиговой компоненты магнитного поля. Результаты работы  позволяют в ближайшей перспективе на доступных вычислительных ресурсах проводить физически корректное моделирование широкого круга крупномасштабных плазменных процессов в ионосфере, магнитосфере и в солнечном ветре, которое ранее было недостижимо, в том числе, разрабатывать совместную глобальную численную модель ионосферы и магнитосферы.Полученные результаты найдут применение в ИКИ РАН, ИЗМИРАН, ПГИ, НИИЯФ МГУ, ГАИШ МГУ, и др. организациях, занимающихся исследованиями крупномасштабных процессов в околоземной космической плазме ионосферы, магнитосферы и солнечного ветра. Результаты диссертации могут быть полезными при планировании космических исследований.
chairman_dissertation_council.surname: Зелёный Л. М.
chairman_dissertation_council.position: Научный руководитель
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
organization_supervisor.surname: Петрукович А. А.
organization_supervisor.position: Директор
organization_supervisor.degree: Доктор физико-математических наук
rubrics.code: 29.27.47
rubrics.name: Численные методы в физике плазмы
rubrics.code: 27.35.51
rubrics.name: Математические модели физики плазмы, кинетические уравнения
rubrics.code: 29.27.45
rubrics.name: Космическая плазма
oecds.code: 01.00.00
oecds.name: Natural Sciences
oecds.code: 01.03.00
oecds.name: Physical sciences and astronomy
oecds.code: 01.01.UR
oecds.name: PHYSICS, MATHEMATICAL
speciality_codes.name: Физика Солнца
speciality_codes.code: 01.03.03
opponents.fio: Сомов Борис Всеволодович
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Астрофизика и звездная астрономия
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Пилипенко Вячеслав Анатольевич
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Физика Солнца
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИКИ РАН
protection_organization.name: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук
protection_organization.ogrn: 1027739475279
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ПГИ
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Полярный геофизический институт»
author_organization.ogrn: 1025100855922
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения