Анализ неустойчивости кометопаузы для кометы Чурюмова-Герасименко

Одним из направлений фундаментальных исследований лаборатории физической газовой динамики ИПМех РАН является исследование взаимодействия кометных атмосфер с солнечным ветром, основанное на использовании аналогов моделей взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой с учетом дополнительных физических эффектов, связанных с испарением газа с поверхности кометы и последующей его ионизацией солнечным излучением.

В лаборатории физической газовой динамики ИПМех РАН проведено исследование влияния процесса перезарядки на структуру атмосферы кометы Чурюмова-Герасименко в период (2014–2016 г.) ее взаимодействия с солнечным ветром. Показано, что перезарядка нейтральных и ионизованных солнечным излучением молекул приводит к подавлению неустойчивости Кельвина-Гельмгольца и развитию неустойчивости типа Рэлея-Тейлора в окрестности кометопаузы, границы, отделяющей заряженную компоненту плазмы кометного происхождения от солнечного ветра. Неустойчивость кометопаузы позволяет объяснить частое исчезновение магнитного поля в измерениях космического аппарата Rosetta при его пересечении возмущений кометопаузы, когда аппарат периодически оказывался в области течения кометной плазмы, в которой магнитное поле отсутствует.

Результаты численного моделирования неустойчивости кометопаузы, проведенного на основе трехмерной магнитогидродинамической (МГД) модели, проверялись с использованием аналитических решений, полученных из линейной теории. Из линейной теории следовало существование наиболее быстро растущих возмущений определенной длины волны, связанной с характерным размером. Именно такие возмущения наблюдаются в численном моделировании. Были проведены оценки частоты возмущений. Показано, что за счет перезарядки кометопауза значительно (до 3-х раз) удаляется от кометного ядра и ее положение соответствует расстояниям до ядра, при которых аппарат Rosetta совершал маневры в августе 2015 года, регистрируя множественные исчезновения магнитного поля.

• 
  Распределение концентрации в плоскости,
  перпендикулярной солнечному магнитному полю В (рис. А)
  и в плоскости, перпендикулярной скорости набегающего потока солнечного ветра V (рис. В);
  белые сплошные линии показывают положение
  ударной волны (IS) в кометной плазме и кометопаузы (CP);
  синие сплошные линии – положение IS и CP без учета перезарядки

См. также:

• Баранов В.Б. Газодинамические модели взаимодействия кометных атмосфер с солнечным ветром // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 1. С. 12-30. DOI: 10.31857/S0568528122700037
  = V.B. Baranov. Gas Dynamic Models of the Interaction between the Solar Wind and Cometary Atmospheres. Fluid dynamics. 2022. V. 57. No. 9. P. 1023–1040. DOI: 10.1134/S0015462822700045
• D. Alexashov, V. Baranov, M. Ruderman. On the stability of tangential discontinuity in the interaction of solar wind and cometary atmospheres. MNRAS. 2022. V. 513. I. 1. P. 223-231. DOI: 10.1093/mnras/stac848

Информация на июль 2023 г.