OSOBENNOSTI PROTsESSA USKORENIYa ChASTITs MEKhANIZMOM FERMI NA KRIVOLINEYNYKh FRONTAKh UDARNYKh VOLN

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Представлены результаты кинетического моделирования ускорения заряженных ионов механизмом Ферми 1-го порядка на криволинейном фронте ударной волны, выполненного с гибридным кодом particle-in-cell. На примере глобальной модели головной ударной волны магнитосферы Земли исследована эффективность инжекции частиц в процесс ускорения Ферми в зависимости от их прицельного параметра. Показано, что ускорение Ферми и формирование предвестника ударной волны происходит только на квазипродольных участках фронта. При этом частицы могут инжектироваться и приобретать начальную энергию на квазипоперечных участках фронта посредством механизма дрейфового ускорения, а затем попадать в область ускорения. Надтепловые частицы, образовавшиеся вблизи квазипродольных участков фронта, могут впоследствии распространяться вдоль фронта на квазипоперечные участки. Доля частиц, инжектированных в процесс ускорения вблизи подсолнечной точки головной ударной волны магнитосферы Земли, достигает 20%. Модель позволяет выявить особенности процесса ускорения Ферми на криволинейных ударных волнах, существенные для применения к астрофизическим ударным волнам различных масштабов.

About the authors

Yu. A. Kropotina

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: juliett.k@gmail.com
Санкт-Петербург, Россия

A. M. Bykov

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: email@example.com
Санкт-Петербург, Россия

References

  1. Агаронян и др. (F. Aharonian, R. Yang, and E. de Ona Wilhelmi), Nature Astron. 3, 561 (2019).
  2. Аксфорд и др. (W.I. Axford, E. Leer, G. Skadron), Proc. 15th ICRC(Plovdiv) 11, 132 (1977)
  3. Арзуманян и др. (Z. Arzoumanian, D.F. Chernoff, and J.M. Cordes), Astrophys. J. 568 289 (2002).
  4. Арьемьев и др. (A.V. Artemyev, V. Angelopoulos, and J.M. McTiernan), J. Geophys. Res.: Space Phys. 123, Iss. 12, 9955 (2018).
  5. Бадмаев и др. (D.V. Badmaev, A.M. Bykov, and M.E. Kalyashova), MNRAS 517, 2818 (2022)
  6. Бадмаев и др. (D.V. Badmaev, A.M. Bykov, and M.E. Kalyashova), MNRAS 527, 3749 (2024).
  7. Белл (A.R. Bell), MNRAS 182, 147 (1978).
  8. Беляев и др. (M.A. Belyaev, D.J. Larson, B.I. Cohen, and S.E. Clark), Phys. Plasmas 31, 012902 (2024).
  9. Берджесс и др. (D. Burgess, E. Mo¨bius, and M. Scholer), Space Sci. Rev. 173, 5 (2012).
  10. Бережко Е.Г., Танеев С.Н., Космич. исслед. 29, 582 (1991).
  11. Бережко и др. (E.G. Berezhko, S.N. Taneev, and K.J. Trattner), J. Geophys. Res. 116, Iss. A7, A07102 (2011).
  12. Блендфорд, Острайкер (R.D. Blandford and J.P. Ostriker), Astrophys. J. 221, L29 (1978).
  13. Бунеман и др. (O. Buneman, T. Neubert, and K. Nishikawa), IEEE Transact. Plasma Sci. 20, 810 (1992).
  14. Быков и др. (A.M. Bykov, A.E. Petrov, A.M. Krassilchtchikov, K.P. Levenfish, S.M. Osipov, and G.G. Pavlov), Astrophys. J. Lett. 876, L8 (2019).
  15. Быков и др. (A.M. Bykov, A.E. Petrov, G.A. Ponomaryov, M. Falanga, and K.P. Levenfish), Adv. Space Res. 74, 4276 (2024).
  16. Воеводин и др. (V. Voevodin, A. Antonov, D. Nikitenko, P. Shvets, S. Sobolev, I. Sidorov, K. Stefanov, Vad. Voevodin, and S. Zhumatiy), Supercomputing Frontiers and Innovations 6, 4 (2019).
  17. Каприоли, Спитковский (D. Caprioli and A. Spitkovsky), Astrophys. J. 794, 47 (2014).
  18. Каприоли и др. (D. Caprioli, A.-R. Pop, and A. Spitkovsky), Astrophys. J. (Lett.) 798, L28 (2015).
  19. Карпентер, Андерсон (D.L. Carpenter and R.R. Anderson), J. Geophys. Res. 97, A2, 1097 (1992).
  20. Кропотина и др. (J. Kropotina, A. Bykov, A. Krassilchtchikov, and K. Levenfish), Commun. Comput. Inf. Sci. 965, 242 (2019).
  21. Кропотина и др. (J.A. Kropotina, L. Webster, A.V. Artemyev, A.M. Bykov, D.L. Vainchtein, and I.Y. Vasko), Astrophys. J. 913, 142 (2021).
  22. Кропотина и др. (J.A. Kropotina, A.A. Petrukovich, O.M. Chugunova, and A.M. Bykov), MNRAS 524, 2934 (2023).
  23. Крымский Г.Ф., Докл. АН СССР 234(6), 1306 (1977).
  24. Ли (M.A. Lee), J. Geophys. Res. 87, A7, 5063 (1982).
  25. Лин (Y. Lin), J. Geophys. Res. 108, A11, 1390 (2003).
  26. Мейер и др. (D.M.A. Meyer, J. Mackey, N. Langer, V.V. Gvaramadze, A. Mignone, R.G. Izzard, and L. Kaper), MNRAS 444, 2754 (2014).
  27. Огино, Уолкер (T. Ogino and R.J. Walker), J. Geophys. Res. 91, 5624 (1985).
  28. Омиди и др. (N. Omidi, X. Blanco-Cano, C.T. Russell, and H. Karimabadi), Adv. Space Res. 33, 1996 (2004).
  29. Оруза и др. (L. Orusa, D. Caprioli, L. Sironi, and A. Spitkovsky), eprint arXiv:2507.13436 (2025).
  30. Рассел, Хоппе (C.T. Russell and M.M. Hoppe), Space Sci. Rev. 34, 155 (1983).
  31. Сандберг и др. (T. Sundberg, C.T. Haynes, D. Burgess, and C.X. Mazelle), Astrophys. J. 820, 21 (2016).
  32. Свифт (D.W. Swift), J. Comput. Phys. 126, 109 (1996).
  33. Турк и др. (L. Turc, D. Fontaine, P. Savoini, and R. Modolo), J. Geophys. Res. Space Phys. 120, 6133 (2015).
  34. Ха и др. (J.H. Ha, D. Ryu, H. Kang, and A.J. van Marle), Astrophys. J. 864, 105 (2018).
  35. Хануш и др. (A. Hanusch, T.V. Liseykina, and M. Malkov), Astrophys. J. 872, 108 (2019).
  36. Эллисон и др. (D.C. Ellison, E. Mobius, and G. Paschmann), Astrophys. J. 352, 376 (1990).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences