Plasma flow in the vicinity of the heliopause stagnation point. Models and solutions
Plasma flow in the vicinity of the heliopause stagnation point is investigated in the frame of some different models. It is shown that the successive taking into account of several effects, namely, the plasma compressibility, the charge exchange between protons and neutral atoms, the dependence of the charge exchange frequency on plasma parameters, results in an unexpected conclusion - the flow in the vicinity of the heliopause stagnation point is completely continuous. Thus the heliopause in this vicinity is no more a tangential discontinuity, but a surface separated the solar wind and the interstellar medium flow.
Изучается течение плазмы в окрестности критической точки гелиопаузы в рамках нескольких моделей. Показывается, что последовательный учет нескольких факторов, а именно, сжимаемости плазмы, процесса перезарядки между протонами и нейтралами, зависимости частоты перезарядки от параметров плазмы, приводит к неожиданному выводу - течение в окрестности критической точки гелиопаузы полностью непрерывно. Таким образом, гелиопауза в этой окрестности уже не является тангенциальным разрывом, хотя и остается поверхностью раздела солнечного ветра и течения межзвездной среды.
1. Drazin, P.G. Introduction to hydrodynamic stability. Cambridge University Press, 2002.
2. Ruderman, M.S. Absolute and convective instability of tangential discontinuities in viscous fluids: application to heliopause. Astrophys. Space Sci., 2000, 274, P. 327.
3. Baranov, V.B., H.J. Fahr, M.S. Ruderman. Investigation of macroscopic instabilities at the heliopause bondary surface. Astron. Astrophys., 1992, 261, P. 341.
4. Белов, Н.А.. Неустойчивость тангенциального разрыва в осесимметричном течении с критической точкой. МЖГ, 1997, №6, C. 25-29.
5. Baranov, V.B., M.K. Ermakov, M.G. Lebedev. A three component model of solar wind-interstellar medium interaction: some numerical results. Sov. Astron. Lett., 1981, 7, P. 206.
6. Liewer, P.C., S.R. Karmesin, J.U.Brackbill. Hydrodynamic instability of the heliopause driven by plasma-neutral charge exchange interactions. J. Geophys. Res., 1996, 101, 119-17, P. 127.
7. Florinski, V., G.P. Zank, N.V. Pogorelov. Heliopause stability in the presence of neutral atoms: Rayleigh-Taylor dispersion analysis and axysymmetric MHD simulations. J. Geophys. Res., 2005, 101, A07104.
8. Белов, Н.А. Течение плазмы в окрестности критической точки гелиопаузы в присутствии нейтральных атомов водорода. Письма в АЖ, 2010, Т. 36, №2, С. 154.
9. Borovikov, S.N., N.V. Pogorelov, G.P. Zank, I.A.Kryukov. Consequencies of the heliopause instability caused by charge exchange. Astrophys. J., 2008, 682, P. 1404.
10. Baranov, V.B., Yu.G. Malama. Model of the solar wind interaction with the local interstellar medium: numerical solution of self-consistent problem. J. Geophys. Res., 1993, 98, 15, P. 157.
11. Holzer, T.E. Interaction of the solar wind with the neutral TOmponent of the interstellar gas. J. Geophys. Res., 1972, 77, P. 5407.
12. Belov, N.A., M.S. Ruderman. The structure of the hydro-dynamic plasma flow near the heliopause stagnation point. MNRAS, 2010, v.401, P. 607.
13. Малама, Ю.Г., Частное сообщение. 2008.
