Межзвездная МГД-турбулентность

---

<< 1. Введение | Оглавление | 3. Закономерности в хаосе >>

2. Генерация и затухание

Любая турбулентность, предоставленная самой себе, постепенно затухает из-за диссипативных процессов: вязкости, теплопроводности и трения между различными компонентами газа. Время свободного затухания межзвездной турбулентности достаточно велико (до лет!) поскольку велики ее масштабы. По порядку величины это время равно времени оборота самых больших турбулентных вихрей , где     пк,    км/с - размер и скорость этих вихрей [1]. Но звезды не дают межзвездному газу жить спокойно. Они то рождаются, выбрасывая узкие струи (джеты), то умирают, дуя ветрами и взрываясь сверхновыми (рис. 1). В этих областях происходит "впрыск" энергии в межзвездную турбулентность. Поскольку гидромагнитные волны переносят часть этой энергии в более спокойные области, то межзвездная турбулентность не является свободно затухающей. В ней есть и области роста, и области уменьшения турбулентной энергии [2]. Межзвездная среда турбулизуется не только звездами, но и более глобальными источниками. Самым глобальным источником можно назвать космические лучи. Они порождаются не только внутри галактики, но и приходят из далеких галактик с активными ядрами. Космические лучи приводят к ионизации и нагреву межзвездной среды. Поскольку этот нагрев неоднороден, то возникают градиенты давления, вызывающие движение газа и его расширение в некоторых областях. Если расширение газа способствует еще большему его нагреву, то расширение становится самоускоряющимся! Это явление называется тепловой неустойчивостью. Поскольку области неустойчивости расположены хаотически, то потоки газа запутываются, и рождается турбулентность. Магнитное поле препятствует поперечному движению плазмы, поэтому тепловая неустойчивость легче развивается вдоль магнитного поля. Газовые конденсации сплющиваются и нанизываются на магнитное поле, как блины на веревочку. Поскольку магнитное поле влияет только на заряженную компоненту плазмы (ионы, электроны, пылинки), то в модели тепловой неустойчивости межзвездного газа нужно учитывать вариации степени ионизации. Такая неустойчивость называется ионизационно-тепловой. На рис. 2 изображено поле плотности, полученное в результате двумерного численного моделирования ионизационно-тепловой неустойчивости Начальное магнитное поле направлено по диагонали. Вдоль него вытягиваются крупномасштабные возмущения плотности, а мелкомасштабные складочки расположились поперек.

Другим глобальным источником турбулентности является дифференциальное вращение галактики. Облака газа, находящиеся на разном расстоянии от центра галактики, движутся с разной угловой скоростью. Они как бы зацепляются краями, и эти края "рвутся в клочья", превращаясь в турбулентные вихри (рис. 3, [3]). Это срабатывает неустойчивость Кельвина - Гельмгольца. Магнитное поле, направленное вдоль зацепляющихся краев, может подавить эту неустойчивость. А магнитное поле, перпендикулярное краям, наоборот, может вызвать еще один вид неустойчивости - магниторотационную [4].

---

<< 1. Введение | Оглавление | 3. Закономерности в хаосе >>

Публикации с ключевыми словами: магнитная гидродинамика - турбулентность - численное моделирование Публикации со словами: магнитная гидродинамика - турбулентность - численное моделирование
См. также: Ветер от черной дыры Еще о блинной теории ... Плазменная турбулентность Турбулентная область вокруг звезды Эта Киля Иерархическое формирование звездных скоплений Магнитогидродинамика Радиационное затухание колебаний корональных петель Все публикации на ту же тему >>