НЕЙТРА́ЛЬНЫЙ ТО́КОВЫЙ СЛОЙ

Рис. 1. Нейтральный токовый слой Харриса (серые области): а – невозмущённый; б – с разрывной модой.

НЕЙТРА́ЛЬНЫЙ ТО́КОВЫЙ СЛОЙ, то­ко­вый слой в плаз­ме, раз­де­ляю­щий плаз­мен­ные об­лас­ти с про­ти­во­по­лож­но на­прав­лен­ны­ми маг­нит­ны­ми по­ля­ми. В рам­ках маг­ни­то­гид­ро­ди­на­мич. при­бли­же­ния Н. т. с. яв­ля­ет­ся тан­ген­ци­аль­ным раз­ры­вом маг­нит­но­го по­ля. В мо­де­ли С. Н. Сы­ро­ват­ско­го Н. т. с. пред­став­ля­ет со­бой бес­ко­неч­но тон­кую син­гу­ляр­ную по­верх­ность. В ки­не­тич. мо­де­ли Э. Хар­риса Н. т. с. име­ет ко­неч­ную ши­ри­ну (рис. 1, а). В от­сут­ст­вие пер­пен­ди­ку­ляр­ной слою ком­по­нен­ты маг­нит­но­го по­ля то­ко­вый слой не­ус­той­чив, в нём воз­ни­ка­ют раз­ры­вы, про­ис­хо­дит пин­че­ва­ние то­ка (см. Пинч-эф­фект) с об­ра­зо­ва­ни­ем це­поч­ки «маг­нит­ных ост­ро­вов» (рис. 1, б). В кос­мич. плаз­ме маг­нит­ное по­ле час­то име­ет не толь­ко тан­ген­ци­аль­ную со­став­ляю­щую ин­дук­ции $B_‖$, но и пер­пен­ди­ку­ляр­ную то­ко­во­му слою со­став­ляю­щую $B_⊥$ (рис. 2, а). Та­кая кон­фи­гу­ра­ция по­ля мо­жет ста­би­ли­зи­ро­вать Н. т. с., но в до­ста­точ­но уз­ком ин­тер­ва­ле из­ме­не­ния ве­ли­чи­ны $B_⊥$ . Та­ким об­ра­зом, Н. т. с. яв­ля­ет­ся ме­та­ста­биль­ной струк­ту­рой, ко­то­рая в про­цес­се сво­его фор­ми­ро­ва­ния мо­жет от­но­си­тель­но дол­гое вре­мя пре­бы­вать в со­стоя­нии ус­той­чи­во­го рав­но­ве­сия, а за­тем спон­тан­но раз­ру­шать­ся. Это со­про­во­ж­да­ет­ся пе­ре­со­еди­не­ни­ем маг­нит­ных си­ло­вых ли­ний и бы­ст­рым, взрыв­ным вы­сво­бо­ж­де­ни­ем за­па­сён­ной маг­нит­ной энер­гии в ви­де на­гре­ва плаз­мы и ус­ко­ре­ния её час­тиц до вы­со­ких не­те­п­ло­вых ско­ро­стей.

Рис. 2. Нейтральный токовый слой (серые области) с конечной нормальной компонентой магнитного поля B⊥: а – в отсутствие возмущения; б – после образования «магнитных островов».

Пе­ре­со­еди­не­ние маг­нит­ных си­ло­вых ли­ний в Н. т. с. при­во­дит к из­ме­не­нию то­по­ло­гии маг­нит­но­го по­ля с об­ра­зо­ва­ни­ем т. н. ней­траль­ных ли­ний, или Х-ли­ний (рис. 1, б; рис. 2, б). По обе сто­ро­ны от X-ли­нии Н. т. с. дос­ти­га­ет ми­ним. тол­щи­ны по­ряд­ка ион­но­го лар­мо­ров­ско­го ра­диу­са. Во­круг Х-ли­нии воз­ни­ка­ет диф­фу­зи­он­ная об­ласть, в ко­то­рой про­ис­хо­дит дис­си­па­ция энер­гии. Кос­мич. и ла­бо­ра­тор­ные ис­сле­до­ва­ния по­ка­за­ли, что во­круг Х-ли­нии фор­ми­ру­ет­ся ха­рак­тер­ная квад­ру­поль­ная маг­нит­ная струк­ту­ра, обу­слов­лен­ная то­ка­ми Хол­ла. Об­на­ру­же­ние хол­лов­ских то­ков и маг­нит­ных по­лей в на­блю­де­ни­ях на ИСЗ мо­жет сви­де­тель­ст­во­вать о про­цес­сах пе­ре­со­еди­не­ния в маг­ни­то­сфер­ной плаз­ме. Пе­ре­со­еди­не­ни­ем маг­нит­ных си­ло­вых ли­ний в Н. т. с. бы­ли объ­яс­не­ны вспыш­ки в сол­неч­ной ко­ро­не и маг­нит­ные суб­бу­ри – гло­баль­ные маг­ни­то­сфер­ные воз­му­ще­ния в око­ло­зем­ном про­стран­ст­ве.