ВЕЛИКОМАСШТАБНI МАГНІТНІ І ВИХРОВІ СТРУКТУРИ У ТУРБУЛЕНТНОМУ СЕРЕДОВИЩI
Анотація
В огляді розглянуто останні досягнення в області теорії динамо. Обговорюється застосування моделі турбулентного
конвективного динамо до проблеми генерації великомасштабних вихорових і магнітних структур у фотосфері Сонця. Розглянуто нові моделі вихорового динамо у рідині, що обертається, з зовнішньою дрібномасштабною силою. Основні результати в цих моделях отримано за допомогою методу багатомасштабного асимптотичного розкладу. Наведено результати чисельного аналізу нелінійних рівнянь магніто-вихорового динамо в стаціонарних режимах. Знайдено розв’язки у вигляді спіральних кінків, нелінійних періодичних хвиль та солітонів, які також розглянуті в огляді.
Завантаження
Посилання
Petviashvili V.I., Pohotelov O.A. Uedinenye vihri v plasme i atmosfere.-M.:Energoatomisdat, 1989. - 200s.
Aburdjanija G.D. Samoorganisatsia nelinejnyh vihrevyh struktur i vihrevoj turbulentnosti v dispergirujuscih sredah. - M.:KomKniga, 2006. - 328s.
Onishenko O.G., Pohotelov O.A., Astafjeva N.M. Generatsyja krupnomasshtabnyh vihrej i sonalnykh vetrov v atmosferakh planet // Usp. Fis. Nauk. - 2008. - T.178. - No. 6 - S. 605 - 618.
Shmerlin B.Ja.,Kalashnik M.V. Konvektivnaja neustojtsivost' Releja v prisutstvie fasovih perehodov vlagi. Formirovanie krupnomasshtabnyh vihrej i oblatshnyh struktur // Usp. Fis. Nauk. - 2013. - T.183. - No. 5. - S.497 - 510.
Monin A.S. Vvedenie v teoriji klimata. - L.: Gidrometeoizdat, 1982. - 296s.
Tur A.V., Yanovsky V.V. Gidrodinamicheskie vihrevye struktury. - Har'kov: Institut monokristallov, 2012. - 290s.
Rolfs K. Lektsii po teoriji voln plotnosti. - M.: Mir, 1980. - 208s.
Morozov A.G., Hoperskov A.V. Fizika diskov. - Volgograd: Izd.-vo VolgGU, 2005. - 423s.
Nezlin M.V., Sneshkin E.N. Vikhri Rossby i spiral'nye struktury. - M.: Nauka, 1990. – 240s.
Moffat G. Nekotorye napravlenija razvitija turbulentnosti. Sovrem. Gidrodinamika. Uspehi i problemi. - M.: Mir,1984. - S.48 - 76.
Steenbek M., Krause F. Vozniknovenie magnitnyh polej zvezd i planet v resul'tate turbulentnogo dvizhenija ih veshestv // Magnitnaja gidrodinamika. - 1967. - No.3. - S.19-44.
Moffat G. Vozbuzdenie magnitnogo polja v provodjashej srede. - M.: Mir, 1980.- 343s.
Zeldovitsh Ja.B., Ruzmajkin A.A., Sokolov D.D. Magnitnye polja v astrofizike. - Izhevsk: Inst. Kopm.issl. RHD, 2006.- 384s.
Parker Ju. Besedy ob elektritseskih i magnitnyh poljah v kosmose. - Izhevsk: Inst. Kopm.issl. RHD, 2010.- 208s.
Krauze F., Pedler K.H. Magnitnaja gidrodinamika srednih polej i teorija dinamo. - M.: Mir,1984. - 314s.
Ruzmajkin A.A., Sokolov D.D., Shukurov A.M. Magnitnye polja galaktik. - M.: Nauka, 1988. - 279s.
Sokolov D.D., Stepanov R.A., Frik P.G. Dinamo na puti ot astrofizitseskih modelej k labolatornomu eksperimentu// Usp. Fiz.Nauk. - 2014. - T. 184. - S.318-335.
Krause F., Rudiger G. On the Reynolds stresses in mean-field hydrodynamics. I. Incompressible homogeneous isotropic turbulence // Astron. Nachr. – 1974. – Vol.295. – P.93-99.
Moiseev S.S., Sagdeev R.Z., Tur A.V., Homenko G.A., Yanovsky V.V. Teorija vozniknovenija krupnomasshtabnykh struktur v gidrodiamitsheskoj turbulentnosti // ZhETF. - 1983. - T.85. - Vyp.6(12). - S.1979-1987.
Petrosjan A.S. Dopolnitelnye glavy teorii turbulentnosti. Spiralnaja turbulentnost'. - M.: IKI RAN, 2013. - 60s.
Moiseev S.S., Rutkevith P.B., Tur A.V., Homenko G.A., Yanovsky V.V. Vikhrevoe dinamo v konvektivnoj srede so spiral'noj turbulentnostju // ZhETF. - 1988. - T.94. - Vyp.2. - S.144-153.
Smith L.M., Waleffe F. Transfer of Energy to Two-Dimensional Large Scales in Forced, Rotating Three-Dimensional Turbulence // Physics of Fluids.- 1999.- Vol. 11.- No. 6.- P.1608.
Smith L. M. and Waleffe F. Generation of Slow Large Scales in Forced Rotating Stratified Turbulence // Journal of Fluid Mechanics. - 2002. - Vol.451. - P.145 -168.
Berezin Y. A. and Zhukov V. P. An Influence of Rotation on Convective Stability of Large Scale Distorbances in Turbulent Fluid// Izv. AN SSSR. Mech. Zhidk. Gaza. - 1989. - No. 4. - P.3
Kitchatinov L.L., Rudiger G., and G.Khomenko. Large –scale vortices in rotating stratified disks // Astron. Astrophys. - 1994. - Vol.287. - P.320-334.
Rudiger G. On the α - Effect for Slow and Fast Rotation // Astron. Nachr. - 1978. - Vol.299. - No.4. - P.217-222.
Zimin V.D., Levina G.V., Moiseev S.S., Tur A.V. Vozniknovenie krupnomasshtabnykh struktur pri turbulentnoj konvektsii v podogrevaemom snizu vraschajuschemsja sloe // Dokl. AN SSSR.- 1989.-T. 309.- S. 88-92.
Rutkevich P. B. Equation for vortex Instability Caused by Convective Turbulence and Coriolis Force // JETF.- 1993.- Vol. 77.- P. 933-938.
Gershuni G.Z., Zhuhovickij E.M., Nepomnjashhij A.A. Ustojchivost' konvektivnyh techenij. - M.: Nauka, 1989. - 320s.
Getling A.V. Konvekcija Releja-Benara. Struktury i dinamika. - M.: Editorial URSS, 1999. - 248s.
Kuklin V.M. Rol' poglotchenija i dissipatsii energii i formirovanie prostranstvennykh nelinejnykh struktur v neravnovesnyh sredah // UFZh. - 2004. - T.4. - No. 1. - S.49-81.
Busse F.H. Generation of planetary by convection // Phys. Earth. Planet. Inter.- 1976.-Vol. 12.-P. 350-358.
Zang K.K., Busse F.H. Generation of magnetic fields by convection in a rotating spherical fluid shell of infinite Prandtl number // Phys.Eath.Planet.Inter. - 1990. - Vol. 59. - P.202-222.
Jones C.A. Convection-driven geodynamo models // Phil.Trans.Roy.Sos.Lond. - 2000. – Vol.A358. - P.873-897.
Glantzmaier G.A., Roberts P.H. Simulation the geodynamo // Contemp.Phys. - 1999. - Vol. 38. - P.269-288.
Braginskij S.I. O samovozbuzhdenii magnitnogo polja pri dvighenii khorosho provodjaschej zhidkosti // ZhETF. - 1964. - T. 47. - Vyp. 3. - S.1084-1098.
Matthews P.C. Dynamo action in simple convective flows // Proc. Roy. Soc. London. Ser.A. - 1999. - Vol. 455. - P.1829-1840.
Demircan A., Seehafer N.Dynamo in assymmetric square convection // Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. - 2002 - Vol. 96. - P.461-479.
Podvigina O.M. Magnetic field generation by convective flows in plane layer // Eur. Phys J.B. - 2006 - Vol. 50. - P.639-652.
Podvigina O.M. Zavisimost' generatsii magnitnogo polija ot kineticheskogo chisla Prandtlia // Mater. Mezhdunar. konf. “Nelineinie zadachi teorii gidrodinamicheskoi ystoichivosti i turbulentnost'”. - M.: Mosk. yniv-teta. - 86s.
Arnol'd V.I., Zel'dvich Ja.B., Ruzmajkin A.A., Sokolov D.D. Magnitnoe pole v dvizhushejsija provodashej zhidkosti // Uspehi matem. Nauk. - 1981. – No.5. - S.220-221.
Arnol'd V.I. Evolutsija magnitnogo polija pod deijstviem perenosa I diffuzii // Uspehi matem. Nauk. - 1983. – No. 2. - S.225-227.
Reshetnyak M.Yu. Thermal Convection and the Dynamo during Rapid Rotation // Izvestija. Physics of the solid Earth.-2007.- Vol.43.-No.8.-P.642-652.
Gertsenshtejn S.Ya., Chertovskikh R.A. Generatsija magnitnogo polja konvektivnymi techenijami vo vraschajuschemsja gorizontal'nom sloe // Mekhanika zhidkosti i gasa.-2008.-No. 2.- S.92- 101.
Chertovskikh R.A., Zheligovskikh V.A. Evoljutsija dlinnomasschtabnykh vozmuschenij statsionarnykh konvektivnykh MGD sostojanij // Proceedings of MSS-14. II. Large-scale instabilites in hydrodynamics and plasmas.- M.: IKI RAN, 2015.
Calkins M.A., Julien K., Tobias S.M., Aurnou J.M. A Multiscale Dynamo Model Driven by Quasi-geostrophic Convection // arXiv: 1502.03856v1(physics.geo-ph) 12 Feb 2015.
Tur A.V., Yanovsky V.V. Large-scale instability in hydrodynamics with stable temperature stratification driven by small-scale helical force//arXiv:1204.5024 v.1 (physics.flu-dyn.)(2012)
Tur A.V., Yanovsky V.V. Non Linear Vortex Structure in Stratified Driven by Small- scale Helical Forse // Open Journal of Fluid Dynamics. - 2013. - Vol. 3 - P. 64 - 74.
Moiseev S.S., Oganjan K.R., Rutkevith P.B., Tur A.V., Homenko G.A., Yanovsky V.V. Vikhrevoe dinamo v spiral'noj turbulentnostju.- Kiev: Naukova dumka. Sb.: Integriruemost i kinetitcheskie uravnenija dlja solitonov, 1990. - S.280-382.
Kopp M.I., Tur A. V., Yanovsky V. V. Krupnomasshtabnaja konvektivnaja neustojtchivost' v elektroprovodjashej srede s melkomasshtabnoj spiral'noj turbulentnostyju // ZhETF. - 2015. - T. 147. - Vyp. 4. - S.846-866.
Levina G.V. Parametrizatsija spiralnoj turbulentnosti v chislennykh modeljakh intensivnykh atmosfernykh vikhrej // Dokl. RAN. -2006. - T. 411. - S.400-404.
Novikov E.A. Funktsionaly i metod sluchajnyh sil v teorii turbulentnosti //ZhETF. - 1964.-T.47. - Vyp.5(11). - S. 1919 - 1926.
Kljatskin V.I. Stohastitheskie uravnenija i volny v sluchajno-neodnorodnyh sredakh. - M.: Nauka, 1980. - 377s.
Frishe U., She Z.S., Sulem P.L. Large Scale Flow Driven by the Anisotropic Kinetic Alpha Effect // Physica 28D. - 1987. - P. 283 - 291.
Druzhinin O.A., Homenko G.A. Nelinejnaja teorija gidrodinamitsheskogo alfa-effekta v szhimaemoj srede i obratny kaskad energii.-Kiev: Naukova dumka. Tr. Mezhdunarodnoj konf.: Nelinejnye i turbulentnye protsessy v fizike, 1989. - T.2. - S.83 -86.
Rutkevitch P.B., Sagdeev R.Z., Tur A.V., Yanovsky V.V. Nonlinear dynamic theory of the α -effect in compressible fluid. - Kiev: Naukova dumka. Proceeding of the IV Intern.Workshop on Nonlinear and Turb. Pros.in Physics, 1989.
Tshetiani O.G. Samoorganizatsija i turbulentnost v otrazhatelno- nesimmetritsnyh plazmenno-gidrodinamitseskih sredah. Diss. na soisk. utch. stepeni dokt. fiz.-mat. nauk. - Moskva, 1999. - 262 s.
Kopp M. I., Tur A. V., Yanovsky V. V. The Large Scale Instability and Nonlinear Vortex Structures in Obliquely Rotating Fluid with Small Scale Non Spiral Force// ВАНТ. - 2015. - No. 98. - S.264-269.
Shalit M.A. and Bellan P.M. Plasma current drive by injection of photons with helicity // Phys. of Fluids B.-1989. - Vol.1(12). - P. 2533-2534.
Sokolov I.V. Moment impul'sa elektromagnitnoj volny i generatsija magnitnykh polej v plazme //Usp. Fiz. Nauk.- 1991. - T. 161. - No. 10. - S.175-190.
Vajnshtejn S.I. Magnitnye polja v kosmose. - M.:Nauka, 1983. - 237s.
Dolginov A.Z., Urpin V.A. Termomagnitnaja neustojtchivost' neodnorodnoj plazmy // ZhETF. - 1978. - T.77. - S.1921-1932.
Montgomery D., Chen H. Turbulent amplification of large-scale magnetic fields // Plasma Physics and Controlled Fusion. - 1984. - Vol. 26. - No. 10. - P. 1199 -1210.
Kopp M.I., Tur A.V., Yanovsky V.V. Nelinejnaja teorija dinamo // Nelinejnaja dinamika. – 2015. - T.11. - No.2. - S.241-266.
Kaplan S.A., Pikelner S.B., Tsytovich V.N. Fizika plazmy solnechnoj atmosfery.-M.: Nauka, 1977.- 256s.
Brandt P.N., Sharmet G.B., Ferguson S., Shine R.A., Tarbell T.D., Title A.M. Vortex flow in the solar photosphere // Nature. - 1988. - Vol. 335. - P. 238-240.
Grinspen H. Teorija vrashajushihsija zhidkostej. Per. s angl. - Leningrad: Gidrometeoizdat, 1975. - 304s.
Kolesnichenko A.V., Marov M.Ja. Turbulentnost' i samoorganizatsija. Problemy modelirovanija kosmicheskikh I prirodnykh sred. - M.: BINOM, 2009. - 632s.
Lahin V.P. Neustojchivosti i volny vo vraschajuschejsja plazme i turbulentnaja generatsija reguljarnykh struktur. Diss. na soisk. utch. stepeni dokt. fiz.-mat. nauk. - Moskva, 2013. - 257 s.
Pedloski Dj. Geofizicheskaija gidrodinamika v 2-h t. Per. s angl. - M.: Mir, 1984.
Sommeria J., Meyers S.P., Swinney H.L. Laboratory simulation of Jupiters Great Red Spot // Nature ( London). - 1988. - Vol.331. - P.689-693.
Kopp M., Tur A., Yanovsky V. The Large Scale Instability in Rotating Fluid with Small Scale Force // Open Journal of Fluid Dynamics.- 2015.- Vol. 5.- P. 128-138.
Bronsteyjn I.N., Semendjaev K.A. Spravotchnik po matematike dlja inzhenerov i utchatshihsja vtuzov. - M.: Nauka, 1981. - 718s.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
