Цикл работ Х.В. Маловой, В. Ю. Попова, Е.Е. Григоренко, А.Ю. Малыхина, Л.М. Зеленого посвящен анализу квазиадиабатической динамики заряженных частиц в токовом слое магнитосферного хвоста. В частности: 1) анализируется связь хаотического движения частиц плазмы в модели токового слоя со структурой токового слоя; 2) экспериментальные наблюдения токового слоя хвоста в присутствии сдвиговой (шировой) магнитной компоненты сопоставляются с результатами численного моделирования движения частиц в токовом слое с магнитным широм.

Проведено самосогласованное моделирование равновесного тонкого токового слоя (ТТС) плазменного хвоста магнитосферы Земли, толщина которого сопоставима с ионным гирорадиусом. Исследование зависимости структуры ТТС от параметров, характеризующих динамику частиц и геометрию магнитного поля, являлось основной целью данной работы. В зависимости от величин параметра адиабатичности, определяющего характер движения частиц плазмы, и безразмерной нормальной компоненты магнитного поля были рассмотрены следующие сценарии: А) параметр адиабатичности пропорционален энергии частиц, а нормальная компонента магнитного поля постоянная; Б) энергия частиц фиксирована, при этом параметр адиабатичности пропорционален величине нормальной компоненты . Исследована структура токового слоя и динамика частиц в нем в зависимости от изменения параметров. Показано, что в первом сценарии с ростом параметра адиабатичности толщина токового слоя уменьшается вследствие уменьшения гирорадиусов ионов. Соответственно уменьшается радиус кривизны магнитных силовых линий, а это приводит к росту вклада дрейфовых электронных токов вблизи нейтральной плоскости. Численными расчетами продемонстрировано, что токовые равновесия могут существовать в области изменения параметра адиабатичности от 0.05 до 0.6. При параметра от 0.6 до 0.7 вклад электронных дрейфовых токов в полную плотность тока много больше по сравнению с вкладом ионов, а движение последних приобретает хаотический характер. При еще бóльших значениях параметра равновесных решений в рамках данной одномерной модели не найдено. Таким образом, значение параметра 0.7 оказалось верхней границей применимости квазиадиабатической модели токового слоя. В сценарии Б изменение параметра κ в сторону увеличения приводит к появлению в токовом слое большого количества квазизахваченных ионов, вследствие чего токовый слой утолщается, а амплитуда плотности тока уменьшается. В результате равновесные решения существуют в гораздо более узкой параметрической области по параметру адиабатичности от 0.05 до 0.25. Обсуждаются последствия существования параметрических границ равновесных

решений для ТТС в реальных геомагнитных условиях.

Рассмотрен эффект влияния продольной (вдоль линий тока) компоненты магнитного поля в токовом слое (ТС) хвоста магнитосферы Земли, и усиленной вблизи его нейтральной плоскости, на неадиабатическую динамику ионов при их взаимодействии со слоем. Результаты моделирования движения неадиабатических ионов в заданных магнитных конфигурациях, аналогичных наблюдаемым в ТС магнитосферного хвоста спутниками CLUSTER, показывают, что при наличии в ТС некоторой начальной величины продольной компоненты магнитного поля, наблюдается асимметрия «север-юг» в отражении/преломлении неадиабатических ионов при их взаимодействии со слоем. Наличие данной асимметрии способствует формированию дополнительной системы противоположно направленных токов, текущих в северной и южной частях плазменного слоя (ПС) в плоскостях тангенциальных плоскости ТС и в направлениях, перпендикулярных направлению тока в ТС. Показано, что формирование такой токовой системы, возможно, ответственно за усиление и дальнейшее поддержание продольной компоненты магнитного поля вблизи нейтральной плоскости ТС. Возможность реализации данного сценария подтверждается результатами анализа структуры ТС и динамики ионов, выполненного для 17 интервалов пересечения ТС спутниковым квартетом CLUSTER, во время которых наблюдались колоколообразные пространственные распределения продольной компоненты магнитного поля, обусловленные ее возрастанием вблизи нейтральной плоскости ТС.