Теоретические модели в магнитной гидродинамике
Магнитная гидродинамика описывает процессы, которые происходят при течении проводящей среды. Здесь причудливым образом переплетаются закономерности, относящиеся к гидродинамике, электродинамике и физике плазмы. Мы занимаемся их исследованием с теоретической точки зрения, однако сотрудничаем с наблюдателями и экспериментаторами.
Одним из самых интересных примеров является изучение магнитных полей галактик. Казалось бы, их величина пренебрежимо мала на фоне привычных нам «земных» значений. Тем не менее, они оказывают принципиальное влияние на движение частиц — без них совершенно иначе распространялись бы космические лучи.
Откуда берутся магнитные поля в галактиках? Ввиду того, что галактика вращается неравномерно, а в межзвездной среде присутствует турбулентность, в галактике работает «динамо-машина», производящая магнитное поле. Этот механизм описывается с помощью теории, которая так и называется – теория динамо. Среди ее создателей – руководитель нашего научного направления, профессор кафедры математики Дмитрий Дмитриевич Соколов. Для изучения действия динамо мы используем разные теоретические модели.
Другие интересные космические объекты, в которых магнитные поля играют большое значение – аккреционные диски. Они окружают такие компактные объекты, как черные дыры, нейтронные звезды и белые карлики. Оказывается, что несмотря на большое количество различий между огромными галактиками и «маленькими» аккреционными дисками, принципиальные закономерности генерации магнитных полей в них схожи.
Существенное влияние на магнитное поле оказывает конвекция. Оказывается, что на границе конвективных ячеек может образовываться магнитное поле достаточно больших величин. Останавливает его бесконечный рост только вязкость. Подобные процессы могут приводить к усилению магнитных полей в космических объектах. Кроме того, удивительно, но математически очень схожими закономерностями описывается завихренность в атмосфере. Возникновение некоторых разновидностей ветров может быть обусловлено похожими механизмами.
Магнитная гидродинамика занимается не только астрофизическими задачами. Большой интерес она имеет и для «земных» приложений. Так, магнитные поля возникают при протекании электрических токов в расплавленных металлах. Их поведение крайне важно в электрометаллургии, поэтому мы исследуем течения и магнитные поля в контейнерах различной конфигурации.
Также мы занимаемся смежными вопросами, где можно применять математические методы, хорошо зарекомендовавшие себя в магнитогидродинамических задачах. У нас есть работы, связанные с обтеканием профилей и даже моделирование работы комплексов видеофиксации на автодорогах.
Если вам интересно это направление науки, вы можете обсудить его с Евгением Александровичем и задать вопросы:
e-mail: ea.mikhajlov@physics.msu.ru