Результаты получены коллективом сотрудников под руководством академика Р.А. Сюняева
Открытие в ходе эксперимента ДОК-2 (Интербол, Хвостовой зонд) нового явления - пучков почти моноэнергетических ионов (ПМИ) с энергиями 50-400 кэВ в переходной области и солнечном ветре. Спектры ПМИ состоят из 1-3 узких линий, значения энергий которых почти не меняются за время события (~ 1мин). За 3 года работы было зарегистрировано более 200 таких событий. Отношение энергий пиков в спектре составило 1:2 для спектров с 2 пиками и 1:2:(5-6) для спектров с 3 пиками. Это позволило предположить, что ПМИ могут быть ионами солнечного ветра H+, He++ и (C,N,O)+(5-6), ускоренными во всплеске электростатического поля на магнитопаузе или на ударной волне. Была предложена модель ускорения ПМИ, объясняющая их основные свойства. Эта модель предполагает существование механизма концентрации разности потенциалов ~ 100 кэВ, существующей на магнитосфере (от конвекционого электрического поля) в малой области на магнитопаузе с размерами ~ 1000 км. Открытие ПМИ стало возможным благодаря высокому энергетическому разрешению аппаратуры ДОК-2. (снс, к.ф-м.н Луценко В. Н., 333-20-00)
Статистика по магнитному полю (эксперимент АСПИ на КА Интербол-1) за март 1997- март 1998 гг. показывает, что в 83% случаев регистрируются КНЧ волны с амплитудой свыше 10 нТ, причем над полярным каспом ТПС может быть аппроксимирован пятном размером 6 радиусов Земли (Re) с усредненным за год максимумом амплитуды 37 нТ в диапазоне 0,05 – 2 Гц. Оценки диффузии показывают, что, по порядку величины, ТПС может обеспечить наполнение солнечной плазмой как каспов, так и низкоширотных погранслоев. ТПС простирается также и в геомагнитный хвост до расстояний Х = - 20 Re, причем амплитуда магнитной турбулентности спадает с расстоянием от Земли. Однако, эта амплитуда является достаточно высокой, чтобы обеспечить диффузию солнечной плазмы в ТПС до расстояний Х = - 15 Re. Предварительное сравнение данных с нескольких космических аппаратов (Интербол-1,2, ПОЛАР, ГЕОТЕЙЛ, ВИНД и др.) показывает, что ТПС обеспечивает заполнение магнитосферы солнечной плазмой параллельно с глобальным пересоединением магнитных силовых линий. В условиях возмущенного геомагнитного поля и солнечного ветра турбулентная диффузия может иметь место также и на низкоширотной магнитопаузе. Для сравнения, мощность колебаний магнитного поля на головной ударной волне в среднем за год в 1,3 раза меньше, чем в ТПС. (зав. лаб. 545, д.ф-м.н. Климов С. И., 333-11-00)
По данным наблюдений прибора СКА-1 на хвостовом зонде Интербол 15 февраля 1996 г была проанализирована плазменная структура магнитосферного FTE. Показано, что она принципиально отличается от структуры FTE, детально проанализированной в литературе по результатам измерений на спутнике AMPTE-UKS. В отличие от случая симметричного FTE, интерпретированного как прохождение спутником AMPTE-UKS выступа в слое нестационарного пересоединения, FTE, наблюдавшийся на спутнике Интербол, имеет несимметричный характер. Детальный анализ плазменной структуры FTE показывает, что его более плотная головная часть менее разогрета и имеет большую и более стабильную скорость, чем хвостовая часть. Хвостовая часть более турбулентна, чем головная часть. Дискретные плазменные образования в низкоширотном пограничном слое, одними из которых является обсуждаемые FTE, составляют монотонную последовательность, в которой они сохраняют двойную структуру, но в то же время закономерным образом меняют свои концентрацию и температуру, одновременно теряя конвективную скорость. Это явление интерпретируется как внедрение плазменных сгустков в низкоширотный пограничный слой в результате нестационарного пересоединения, их отрыв от потока плазмы в переходной области и дальнейшая ассимиляция в магнитосфере. Часть этих дискретных плазменных образований имеет магнитную структуру FTE. (зав. лаб. 546, д.ф-м.н. Вайсберг О. Л., 333-34-56)
Удачное расположение спутников ИНТЕРБОЛ-1 и Geotail в магнитном хвосте Земли во время фазы развития суббури позволило зарегистрировать прохождение плазмоида необычной топологии. ИНТЕРБОЛ-1, находившийся в северной доле хвоста на расстоянии 28 RЕ от Земли, на 2 мин. раньше зарегистрировал плазмоид чем GEOTAIL, находившийся в южной доле хвоста на расстоянии 22 RЕ. Наблюдения на двух КА позволяют предполагать, что впервые, по-видимому, зарегистрировано новое динамическое явление в хвосте: асимметричный плазмоид, образовавшийся в результате антисимметричного магнитного возмущения. Существуют теоретические работы, показывающие, что при антисимметричных возмущениях магнитные острова образуются по обе стороны от нейтрального слоя и развиваются колебания типа твистинг моды. (н.с. Бородкова Н. Л., 333-13-88)
Обнаружены дисперсионные структуры в нисходящих пучках ионов Н+ и Не+ могут занимать диапазон энергий вплоть до тепловых и сверхтепловых энергий (~ 1-50 эВ). Они возникают на высотах в несколько радиусов Земли и более, в основном, при вспышечных прорывах в магнитосферу обтекающей ее горячей плазмы солнечного ветра через касп и на флангах магнитосферы. Показано, что картина на малых энергиях формируется в результате нагрева и локального ускорения частиц тепловой плазмы, которые возникают в результате взаимодействия разреженной тепловой плазмы с интенсивными пучками энергичных частиц. Во многих случаях эти дисперсионные структуры ионов сопровождаются восходящими коническими пучками ионов Н+, Не+ и О+, ускоренными в верхней ионосфере. (зав. лаб. 547, д.ф-м.н. Гальперин Ю. И., 333-14-22)
Результаты полного кинетического крупномасштабного моделирования равновесных состояний магнитосферного хвоста при длительном южном направлении ММП привели к необычному результату: даже при абсолютной стационарности внешних плазменных источников, пополняющих хвост, он никогда не достигает полностью равновесного состояния. Внутренняя изменчивость проявляется в квазипериодических колебаниях удалённой Х-линии между двумя предельными положениями (40-70 радиусов Земли в типичных расчётах) с периодом 4-5 минут. Физический механизм таких колебаний связан с неадиабатичностью ионов, переносящих ток в области ускорения вблизи возникающей Х-линии. Сильное ускорение приводит к потере токопереносящих частиц и разрыву токового слоя. Нейтральная линия возникает в другом месте до тех пор, пока конвекция не принесёт новые частицы, способные восстановить ток и воссоздать предшествующую конфигурацию. Подобная переменность, отражающая внутреннюю динамику частиц в хвосте, очень часто наблюдается при измерениях на ИСЗ Интербол-1 и других КА в так называемые спокойные периоды. Учтено и влияние электронной компоненты плазмы на этот процесс. Электроны приводят к уширению токового слоя и некоторому замедлению внутренних колебаний. (зав. отделом, д.ф-м.н. Зеленый Л. М., 333-51-22)
Исследована эволюции функции распределения ионов вблизи магнитопаузы в области внешнего каспа по мере продвижения вглубь магнитосферы - от D-типа к плоской и далее к имеющей форму тора. Эта эволюция подтверждает справедливость открытой модели магнитосферы и объясняется постепенным "закрытием" области "открытой" магнитопаузы для данной силовой линии в процессе конвекции. Подтверждено наличие пересоединений к северу от каспа при северном направлении межпланетного магнитного поля и соответственно существование открытой магнитосферы и при этих условиях. Экспериментально показано, что положение области пересоединения зависит от ориентации ММП. Любое изменение направления ММП ведет к изменению тополгии внешнего поля и к изменению характеристик потоков частиц. При бытрых изменениях ММП внешние области каспа кажутся тубулентными. В области внешнего каспа, в области предсказанного моделями минимума геомагнитного поля обнаружена область с резкой границей, содержащая надтепловую плазму с питч-углами 90 град. (снс А.Федоров 333-14-67)
На основе сопоставления одновременных наблюдений как плазмы, так и магнитного поля на широко разнесенных космических аппаратах (ИНТЕРБОЛ-1, WIND, IMP 8) показано, что средние значения коэффициентов кросс корреляции для величин, измеренных на двух аппаратах - потока ионов и амплитуды магнитного поля, примерно одни и те же (около 0.7). Однако, несмотря на общепринятое представление о вмороженности магнитного поля в плазму солнечного ветра, конкретные уровни корреляций (т.е. масштабы структур) для одновременных измерений плазмы и поля отличаются очень значительно. (с.н.с., к.ф-м.н Застенкер Г. Н., 333-13-88)
Изучен механизм генерации низкочастотных электростатических волн в нейтральных слоях. Показано, что причиной возбуждения электростатических колебаний является неизотропный вид ионной функции распределения, обусловленный наличием практически пустых зон в фазовом пространстве, вблизи области обращения магнитного поля. В квазилинейном приближении исследовано обратное воздействие возбуждаемых волн на распределение ионов и вычислена энергия электростатических колебаний в зависимости от начального вида функции распределения ионов. (с.н.с., к.ф-м.н. Буринская Т. М., 333-45-34)
На основе детального лабораторного масс-спектрометрического анализа, получены убедительные доказательства того, что захваченные в образцах фольги, доставленных на Землю после экспозиции весной 1996 г. на станции МИР (прибор КОМЗА), атомы He-4 имеют межзвездное происхождение. Получена оценка полного числа зарегистрированных атомов - 1.4 E+09 см-2 , что соответствует концентрации межзвездных атомов гелия на границе Солнечной системы около 0.02 част./см3. (с.н.с., к.ф-м.н Застенкер Г. Н., 333-13-88)
На борту КА Джотто при встрече с кометой Григ-Скеллерап 10 июля 1992 г. прибором ЭПОНА были зарегистрированы значительные возрастания потоков энергичных частиц в диапазоне энергий 60-260 кэВ. Эти возрастания имели тонкую внутреннюю структуру, которая отражала пересечение характерных областей околокометного пространства. Кроме того, аналогичное возрастание потоков в диапазоне энергий 60-100 кэВ с примерно одинаковой амплитудой и внутренней структурой было зарегистрировано и после пролета кометы на расстоянии 90x103 км вдоль траектории КА Джотто. Анализ возможных причин второго возрастания потоков привел к заключению, что оно свидетельствует о пролете другой кометы меньшего размера, которая либо имеет независимое происхождение, либо является результатом расщепления основного ядра. (к.ф.-м.н. В.В. Афонин, т. 333-10-23)
На основе анализа результатов дистанционных и гидрометеорологических наблюдений за 1997г. впервые сформирован банк данных по первичным и развитым формам тропических возмущений в активных акваториях Северного и Южного полушарий. Введены и определены количественные (помесячного и годового усреднения ) характеристики, описывающие темп генерации развитых форм и степень неравновесности локальных регионов системы океан-атмосфера. Проанализирован годовой ход темпа генерации для каждой активной акватории. Показано существенное различие в темпах генерации ( и, соответственно, в степени неравновесности ) для акваторий Северного и Южного полушарий : средне-годовой темп генерации развитых форм для акваторий Северного полушария составил 0,23, для акваторий Южного - 0,33 и для всех акваторий Мирового океана (глобальный циклогенез ) - 0,25 . (д.ф-м.н. Шарков Е.А., Покровская И.В. 333-13-66)
На основании развитой модели доказано, что при некоторых условиях в турбулентной среде перенос примесей может происходить значительно быстрее, чем это было показано ранее в классических работах. ( д.ф.-м.н. Моисеев С.С., Гордиенко С.Н. 333-41-00)