23217

اثر دماي يون بر روي تشكيل ناپايداري ها و ساختار هاي سوليتاري در پلاسماي يونسفري

كارشناسي ارشد

فيزيك اتمي و مولكولي - پلاسما

1399/11/11

دكتر همايون اشراقي

دكتر محمد حسين مهديه

فيزيك

مشاهدات ماهواره‌اي مانند فرجا (يك ماهواره‌ي سوئدي - آلماني است كه براي بررسي لايه‌هاي بالايي يونسفر و مگنتوسفر پايين‌تر بكار برده شده است) وجود سوليتون‌هاي يوني صوتي الكترواستاتيكي با نقصان چگالي را در لايه‌ي يونسفر تأييد كردند كه بنا بر تحقيقات انجام شده، اين ساختارها احتمالاً به دليل الكترون‌هاي غيرگرمايي (غيرماكسولي) و جريان‌هاي لايه‌اي پلاسما مي‌باشند. بعلاوه، حضور ميدان مغناطيسي نيز سبب تغييرات در اين ساختارها مي‌شود. ماهواره‌ي فرجا ، ساختارهاي سوليتاري الكترواستاتيكي با نقصان چگالي را تأييد كردند اما تابع توزيع كايرنز براي الكترون‌ها را در لايه‌ي يونسفر تأييد نكردند و اين تابع، شكل‌گيري ساختارهاي غيرخطي با نقصان چگالي را تأييد كرده است. كايرنز و همكارانش بيان كردند كه سوليتون هاي kdv با نقصان چگالي مي‌تواند شكل بگيرد اگر سوليتون‌ها از تابع توزيع كايرنز پيروي كنند، همچنين كايرنز و همكارانش نشان دادند كه اگر يك پلاسما با بيش از دو جزء دارا باشيم، هر دو سوليتون‌هاي رقيق و فشرده مي‌تواند وجود داشته باشد و در سيستم پلاسماي دوجزئي، فقط سوليتون‌هاي فشرده به وجود مي‌آيد و سوليتون‌هاي رقيق شكل نمي‌گيرند و اين قضيه به طور تئوري و آزمايشگاهي به ثبت رسيده است. بااين‌وجود همواره در اكثر بررسي‌ها، اثر دماي يون‌ها ناديده گرفته مي‌شود. در اين پايان‌نامه، نتايج يافته شده توسط محققان درباره‌ي اثر دماي يون بر روي تشكيل ناپايداري‌ها و ساختارهاي سوليتاري در پلاسماي كاملاً يونيزه، بدون برخورد و مغناطيده شده بررسي و مرور مي‌شود. رفتار امواج يوني صوتي به‌وسيله‌ي معادلات سيالي وصف مي‌شود. محققان، حل سوليتوني معادله‌ي kdv در محدوده‌ي دامنه‌ي كوچك براي سوليتون‌هاي رقيق و فشرده را به دست آورده‌اند. ابتدا ساختارهاي سوليتوني ايجاد شده در ناحيه‌ي شفق قطبي در ارتفاع 600 و 1000 كيلومتري و اثرات دماي يون بر روي پلاسماي غيرماكسولي كه يون‌هاي گرم آدياباتيك و الكترون‌هاي غيرماكسولي را شامل مي‌شود و راستاي انتشار سوليتون‌هايش در يك و سه بعد مي‌باشد بررسي مي‌كنيم و سپس به‌مرور و بررسي اثرات دماي يون، ميدان مغناطيسي، زاويه‌ي انحراف و عدد ماخ بحراني بر روي ساختارهاي سوليتوني در پلاسماي بدون برخورد و كاملاً يونيزه‌ي مغناطيده پرداخته مي‌شود.

1399/12/06

The Effect Of Ion Temprature On Formation Of Instabilities & Solitary Structures In Ionospheric Plasma

1/31/2022 12:00:00 AM

Satellite observations have confirmed the presence of depletion density electrostatic solitons in the ionosphere layers. According to research, these structures are probably caused by non - thermal (non-maxwellian) electrons and ion sheared flow. In addition, the presence of the magnetic field also caused changes in these structures. Freja observations indicate the presence of electrostatic solitary structures with density depletions, However, satellites havenot confirmed the existence of the cairns distribution function for electrons in ionosphere but this function has explaned the formation of nonlinear structures with density depletion. It is found theorically and confirmed experimentally that only positive solitons exist in two components plasma and it has been reported by several authors that it is possible to obtain both compressive and rarefactive solitons in plasma with more than two components. In this dissertation, we review the effects of ion temperature on the formation of instability and solitary structures in ionospheric plasma. First, we examine soliton structures at altitudes 600 km and 1000 km in the auroral region and ion tempratur effects on soliton structures in nonthermal plasma consisting of adiabatic warm ions and nonthermal electrons, then we review results of researchers work about effects of ion temperature, of critical Mach number, angle of obliqueness and magnetic field on the solitons amplitude, coexistence of rarefactive and compressive solitons, shapes of solitons and solitons width in ionospheric plasma. we have investigated effects of ion temperature on the nonlinear structures in ionospheric plasma. furthermore, we hve investigated effects of critical Mach number, angle of obliqueness and magnetic field on the solitons amplitude, coexistence of rarefactive and compressive solitons, shapes of solitons and solitons width in ionospheric plasma. behavior of acoustic ion waves is described by fluid equations. Kdv equation was solved for compressive and rarefactive soliton waves in limit of small amplitude in fully ionized, collisionless and magnetized plasma.