Эти турбулентности естественно отличаются от турбулентности вязкой жидкости или га- за наличием несравненно большего числа типов волн и вихрей, обязанных наличием электромагнитных полей в плазме. Это приводит к тому, что различают: МГД, ионно- звуковую, ленгмюровскую и дрейфовые турбулентности. Вот их краткие характеристики. МГД турбулентность. При высокой проводимости перемещение плазмы проис- ходит вместе с магнитным полем из-за вмороженности. Однако хаотичность движе- ния порождает много х-точек, где происходит пересоединение магнитных силовых линий. Особенно большую роль этот вид турбулентности играет в космических условиях, в частности, на Солнце. Здесь, как и в других объектах, он способствует усиленному переносу массы, энергии, а также генерации и переносу магнитного поля. Малопараметрические формы МГД турбулентности проявляются в крупных ловушках — токамаках, стеллараторах. Ионно-звуковая турбулентность. Этот вид турбулентности при малых частотах напоминает газодинамическую турбулентность, а при высоких в ней возникает силь- ное взаимодействие ионно-звуковых волн, приводя к аномальному сопротивлению плазмы. Ленгмюровская турбулентность. Её предшественницей на линейной стадии являются ленгмюровские колебания, раскачиваемые, например электронным пучком. Эти колебания быстро выходят на нелинейный уровень, порождая ленгмюровские солитоны 0, которые оказываются в трёхмерном случае неустойчивыми по отноше- нию к схлопыванию, сопровождаемому переходами энергии электрических колебаний в кинетическую энергию разлетающихся электронов. Это явление получило название "коллапса ленгмюровских волн". Этот коллапс играет, по-видимому, основную роль в очистке нижнего уровня в каскаде турбулентных переходов (В.Е. Захаров). 1) В их возникновении определенную роль играет смещение ионов под действием силы Миллера (п. 1.2.4), обязанной ленгмюровским колебаниям. 456 Гл. 8. Неустойчивости и самоорганизация плазмодинамических систем Дрейфовая турбулентность. Выше было приведено уравнение для нелинейных дрейфовых волн (8.3.32), которое описывает все виды возмущений, если выполняется условие слабой инерционности. Поэтому оно описывает и дрейфовую турбулентность. Здесь также мы имеем переход от ламинарных течений, солитонов и вихрей к хаосу. К этому вопросу мы еще вернемся в разделе 9.1. О самоорганизации процессов в плазме. Многообразие видов взаимодействий в плазме не только усложняет общую картину возможных турбулентных движений, но во многих случаях приводит к ее упрощению за счет самоорганизации весьма устойчивых структур. В частности, переход от первоначального возмущения к ко- нечному — статическому состоянию, идет обычно не путем монотонной деградации, а проходит стадии образования крупномасштабных долгоживущих структур, как это мы видели на примере численной модели Пасти-Ферми-Улама, которая проходит через стадию образования солитонов, и как это будет показано в разделе 9.1 на примере планетарных вихрей. Мы ограничились очень кратким перечислением типов турбулентных процессов в плазме. Современное состояние этой области физики плазмы, разумеется, несрав- ненно богаче. Однако, здесь ясности в целом меньше, чем в случае гидродинамики, где во многом речь идет об уточнении и конкретизации уже прорисованных общих схем. В случае плазмы мы далеки от этого, поскольку сегодня имеем главным образом описание попыток построить теорию плазменных турбулентностей, но не сами теории.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Некоторые особенности плазменных турбулентностей» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
