Наблюдения интенсивных токовых слоев в солнечном ветре при помощи спутниковой миссии MMS

В дипломной работе проведен детальный анализ наиболее интенсивных токовых слоев по данным измерений спутниковой миссии MMS, состоящей из четырех спутников на расстоянии в несколько десятков километров. Измерения на четырех аппаратах позволяют применить широкий арсенал многоспутниковых методов для определения ориентации токового слоя, пространственного масштаба и величины плотности тока, что, до настоящего времени, было невозможно выполнить по измерениями односпутниковых миссий. В результате анализа статистики наблюдений токовых слоев получены два нетривиальных результата: Во-первых, показано, что наиболее интенсивные токовые слои в солнечном ветре имеют кинетические масштабы порядка и менее ионной инерционной длины. Данный результат задаёт шкалу масштабов для наиболее интенсивных токов в солнечном ветре, и, как следствие, указывает на характерные масштабы диссипации энергии магнитного поля в токовых слоях, что крайне важно для построения моделей турбулентного магнитного поля и моделей нагрева ионов такими полями. Во-вторых, показано, что токовые слои солнечного ветра удовлетворяют необходимому условию развития магнитного пересоединения. Это результат показывает, что магнитное пересоединение, действительно, является основным процессом, ограничивающим масштабы (плотность тока) и ответственным за нагреве плазмы солнечного ветра за счет диссипации магнитного поля в токовых слоях с кинетическими масштабами. Наличие большого набора токовых слоёв с ионными кинетическими масштабами поставило вопрос о характере взаимодействии ионов солнечного ветра с со слоями, конфигурация которых соответствует наблюдаемой бессиловой конфигурации (характеризующейся пиком компоненты поля Bm). Решение этого вопроса в рамках дипломной работы позволило установить важность т.н. геометрических скачков адиабатического инварианта при взаимодействии ионов с токовым слоем. Несмотря на то, что наличие таких скачков, и соответствующее им быстрое разрушение адиабатичности движения ионов, было ранее предсказано теоретически для абстрактных Гамильтоновых систем, в данной работе, по всей видимости, был приведёт первый пример физической системы, в которой такие скачки существуют. В работе показано, что геометрические скачки адиабатического инварианта не зависят от радиуса кривизны линии магнитного поля и приводят к быстрому рассеянию ионов из токового слоя.