Каплан С.А., Цытович В.Н. Плазменная астрофизика

Каплан С.А., Цытович В.Н. Плазменная астрофизика (Серия: «Проблемы теоретической астрофизики») — М., 1972 г. — 440 с.
Материалы настоящей книги нашли отражение в курсах лекций, прочитанных В. Н. Цытовичем в Московском государственном университете (1968—1971 гг.), Институте космических исследований (1971 г.) и С. А. Капланом в Горьковском государственном университете (1968—1971 гг.).
Первая глава книги излагает на сравнительно элементарном (но физически строгом) уровне общие представления о природе коллективных плазменных процессов и плазменной турбулентности на основе метода элементарных возбуждений, развитого одним из авторов и более подробно изложенного в других монографиях [Цытович (1967, 1971)].
Эта глава, по существу, служит введением к остальным трем главам, составляющим основное содержание книги и посвященным конкретному анализу плазменных процессов на Солнце (глава II), в объектах типа ядер галактик и квазаров (гл. III) и в пульсарах (гл. IV). Авторы старались строить общую теоретическую часть этих глав независимо от конкретных оценок, имея в виду будущие возможные применения теории и новые вероятные астрофизические открытия. Этой же цели служат и подробные таблицы вероятностей процессов в Приложении (снабженные также указанием на методы их применения), где приведены в удобной форме и те вероятности, которые в книге непосредственно не используются.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие……………………8
Введение……………………. 13
Общие представления о роли плазменных процессов в космических условиях (13). Чем отличается плазменная астрофизика от физики лабораторной плазмы? (16). Астрофизика плазменной турбулентности (17). Постановка задач плазменной астрофизики и содержание настоящей книги (22).
Глава I. Физика плазменной турбулентности…… 27
§ 1. Частоты и волны плазменной турбулентности … 27 Характерные частоты плазменных процессов (27). Типы (моды) коллективных волн в плазме (32).
§ 2. Механизмы излучения и поглощения волн в плазме ……………………. 48
Спектральная плотность энергии и число волн плазменной турбулентности (48). Механизмы спонтанного излучения вол и в плазме (52). Индуцированное излучение и поглощение волн в плазме (59).
§ 3. Нелинейное взаимодействие волн в плазме….. 65
Нелинейное рассеяние волн в плазме на тепловых ионах и электронах (66). Распады и слияния волн в плазме (79).
§ 4. Типы, спектры и возбуждение плазменной турбулентности ……………….. 86
Турбулентность ленгмюровских волн (продольных плазмонов) (93). Иоинозвуковая турбулентность и аномальное сопротивление плазмы (106). Магнитогидродинамическая плазменная турбулентность (112). Возбуждение плазменной турбулентности и плазменные неустойчивости (114).
§ 5. Диффузия заряженных частиц и электромагнитного излучения в поле плазменной турбулентности 121 Ускорение быстрых частиц в плазме (121). Рас-
сеяние электромагнитных волн в турбулентной плазме (132). Усиление высокочастотного электромагнитного излучения при распространении в плазменной турбулентной среде (137). О некоторых нелинейных уравнениях переноса электромагнитного излучения (140).
§ 6. Лабораторные исследования плазменной турбулентности и возможности моделирования явлений в
космической плазме……………. 142
Некоторые экспериментальные данные об ускорении частиц в турбулентной плазме (144). Аномальная электропроводность плазмы (149). Излучение плазменной турбулентности (155). Моделирование космических плазменных явлений в лабораториях (157).
Глава II. Спорадическое радиоизлучение Солнца (турбулентные процессы в нерелятивистской плазме) ………………….. 161
§ 7. Наблюдательные данные о спорадическом радиоизлучении Солнца……………. 161
Распределение электронной концентрации и температуры в верхней атмосфере Солнца (162). Хромо-сферные вспышки (164). Быстродрейфующие радиовсплески (III, V и U типов) (166). Медленно дрейфующие или неподвижные радиовсплески (II, IV типов, шумовые бури) (173). Радиолокационные наблюдения Солнца (179).
§ 8# Возбуждение турбулентности продольных и поперечных плазмонов пучковой неустойчивостью . . . 181 Квазилинейная релаксация пучков (181). Нелинейная стабилизация пучков (185). Турбулентность продольных и поперечных плазмонов (194). Выход радиоизлучения из области турбулентности плазмы (201). Влияние магнитного поля на турбулентность продольных и поперечных плазмонов (202).
§ 9. Электромагнитное излучение ионнозвуковой турбулентности ………………. 207
Быстрые электроны в ударных волнах (208). Излучение на плазменных частотах из области градиентов магнитных полей (ударных волн) (212). Накопление ионнозвуковой турбулентностью частиц в магнитных ловушках (215).
§ 10. Обсуждение теории солнечных радиовсплесков … 217 Радиовсплески 111, V и U типов (217). Радиовсплески интерпретации «долгоживутцих» недрейфующих всплесков (22S). Об интерпретации радиолокационных наблюдений (230). Ускорение частиц в хромосферных вспышках (231).
Глава III. Ядра галактик, радиогалактики, квазары (турбулентные процессы в плазме с примесью ульт-рарелятивистских электронов)…….. 234
§ 11. Краткая сводка наблюдательных данных о ядрах галактик, радиогалактиках и квазарах……. 234
Характерные особенности ядер галактик (235). Активность ядер галактик, квазары (236). Радиогалактики, выбросы и их радиоспектры (240). . . .
§ 12. Излучение ультрарелятивистских частиц в плазме 246 Функция распределения релятивистских частиц (246). Спонтанное сипхротронное излучение электромагнитных и ленгмюровских воли (250). Нетормозное (черепковское) излучение ленгмюровских и альвеновских волн релятивистскими частицами (256). Индуцированное излучение и реабсорбция релятивистских электронов (260). Анизотропные распределения и раскачка плазменных волн релятивистскими частицами (268). Стабилизация неус-тойчивостей релятивистских частиц (271).
§ 13. Плазменные и комптоновские механизмы излучения ультрарелятивистских частиц……… 276
Анализ законов сохранения при рассеянии (276). Нелинейное рассеяние электромагнитных и ленгмюровских волн на релятивистских ионах (280). Комптоновское рассеяние электромагнитных и ленгмюровских волн на релятивистских электронах (283). Раскачка и стабилизация электромагнитного излучения при комптоновском рассеянии ленгмюровских и электромагнитных волн (290). Поляризация электромагнитного излучения турбулентной плазмы (298). Тормозной механизм излучения релятивистских электронов и ионов в турбулентной плазме (303).
§ 14. Плазменный турбулентный котел для релятивистских электронов……………… 304
Спектр электромагнитного излучения в турбулентном котле (306). Ускорение электронов поглощением электромагнитного излучения (311). Формирование степенной функции распределения по энергиям в плазменном котле (313).
§ 15. К интерпретации электромагнитного излучения ядер галактик, радиогалактик и квазаров….. 319
Синхротронная интерпретация радиоизлучения мощных космических источников (320). Плазменная интерпретация излучения мощных космических радиоисточников (323). Источники инфракрасного излучения в центрах галактик и возможность непосредственного излучения плазменного турбулентного котла (327). Релятивистские электронные пучки в межгалактическом и галактическом пространстве и интерпретация излучения выбросов (328).
Глава IV. Излучение пульсаров (турбулентные процессы в релятивистской плазме с сильным магнитным полем)………………. 333
§ 16. Наблюдательные данные о пульсарах……. 333
Радиоизлучение пульсаров (334). Пульсар в Крабобидной туманности (340).
§ 17. Релятивистская плазма в сильном магнитном поле 343 Дисперсионные соотношения для ультрарелятивистской плазмы в отсутствие магнитного поля (343). Нелинейные взаимодействия в ультрарелятивистской плазме в отсутствие магнитного ноля (347). Дисперсионные соотношения для ультрарелятивистской плазмы в очень сильном магнитном поле (349). Нелинейные взаимодействия волн в ультрарелятивистской плазме с сильным магнитным полем (355).
§ 18. Излучение ультрарелятивистской плазмы в сильном магнитном поле…………… 356
Механизмы излучения в очень сильном магнитном поле (357). Спектральные коэффициенты излучения (363). Коэффициенты реабсорбции (365). Радиационное сжатие движения частиц к магнитным силовым линиям (369).
§ 19. Турбулентные котлы в релятивистской плазме 369 Турбулентный котел в релятивистской плазме в слабом магнитном поле (369). Спектральная интенсивность излучения в оптически плотной релятивистской плазме в сильном магнитном поле (372). Ускорение частиц при поглощении электромагнитного излучения (373). Турбулентный котел в релятивистской плазме в сильном магнитном поле (376).
§ 20. К интерпретации излучения пульсаров…… 380
Передача энергии вращения в ближнее околопульсарное пространство (381). Синхротронная гипотеза излучения пульсаров (383). Гипотеза комптоновского механизма излучения в слабом магнитном поле (386). Гипотеза циклотронного и магнито-тормозного излучения плазмы в сильном магнитном поле (388). Пульсары и активность оболочек сверхновых звезд (392).
Заключение. Проблемы дальнейшего развития плазменной астрофизики…………… 394
Нерешенные вопросы плазменной астрофизики (394). Проблема спектров космических лучей (395).
Приложение. Таблицы усредненных вероятностей плазменных процессов……………. 399
Литература…………………… 426
Предметный указатель………………. 436