роятным, что он может генерировать магнитные поля звезд и межзвездной среды.

Поэтому желательно исследовать также нестационарные процессы. Этому вопросу посвяш,ены работы [71-73, 82, 95], в которых обсуждается возможность усиления магнитного поля за счет неустойчивости типа изгиба.

Основная идея состоит в том, что движение проводящей жидкости изменяет некоторое первоначальное магнитное поле таким образом, что оно становится неустойчивым; затем оно скачком возвращается к исходной конфигурации, но напряженность его возрастает. Это может случиться, если, например, в исходном полоидальном поле произойдет скручивание магнитных силовых линий, вследствие чего возрастает полная магнитная энергия. Если закручивание превысит определенный предел, который был установлен Лундквистом и Данжи и Лоухедом (см. разд. 3.13.1), то разовьется неустойчивость и образуется изгиб с замкнутым магнитным потоком, направление которого таково, что первоначальный полоидальный поток усилится.

Со времени написания первых статей по магнитному усилению наши знания о гидромагнитной неустойчивости существенно возросли благодаря термоядерным исследованиям. Однако теоретическое изучение гидромагнитных неустойчивостей обычно ограничивается начальной линейной фазой процесса нарастания неустойчивости. А поскольку усиление потока определяется явлениями, которые имеют место на последних стадиях развития неустойчивости, количественная теория вопроса еще не создана. Однако ныне доступные технические средства позволяют подойти к изучению этой проблемы с экспериментальной точки зрения. Так, в опытах по изучению плазменных колец в магнитном поле Линдберг [96, 97] обнаружил механизм усиления потока, который явился новым важным элементом в развитии наших представлений о происхождении космических магнитных полей.

3.14.4. Опыты с плазменными кольцами

В экспериментах Линдберга и его сотрудников плазменные кольца создавались коаксиальной плазменной пушкой, на выходе которой плазменное кольцо встречает радиальное магнитное поле (рис. 3.21). Таким образом, вылетающее из пушки плазменное кольцо захватывает как тороидальное поле, обусловленное токами в пушке на первоначальном этапе, так и полоидальное поле, которое кольцо увлекает за собой при прохождении через радиальное поле на выходе пушки. Затем плазменное кольцо продолжает двигаться вдоль оси большой дрейфовой

Гл. 3. Магнитная гидродинамика

Трубы, диаметр которой значительно больше диаметра пушки. Основные черты конфигурации магнитного поля схематически представлены на рис. 3.21.

Сначала предполагалось, что в любой момент времени поток полоидального поля будет в лучшем случае равен первоначальному потоку. Однако было обнаружено, что при определенных условиях измеренный полоидальный поток превосходит начальный поток иногда в 5 раз и даже более. Поскольку в данном эксперименте тороидальное магнитное поле гораздо сильнее

Рис 3.21. Схема эксперимента с плазменными кольцами, а -плазменное кольцо в пушке. (Т - плазменное кольцо, вытягивающее силовые линии постоянного магнитного поля.

в - плазменное кольцо с захваченным полоидальным полем.

полоидального, это явление можно объяснить эффектом выравнивания полей, состояш,ем в том, что часть энергии тороидального поля переходит в энергию полоидального.

На рис. 3.22 представлены фотографии плазмы, полученные при помош,и ячейки Керра в различные моменты времени после инициирования разряда. На фотографиях отчетливо видна развивающаяся деформация центрального столба. Одновременное фотографирование из различных точек показало, что деформация имеет винтообразную форму. Во всех случаях направление кручения винтовой линии таково, что разрядный ток, протекающий по винтовой линии, создает полоидальное поле, усиливающее первоначальное полоидальное поле.

Винтовая деформация центрального столба возникает при определенных условиях, и именно при этих условиях происходит

3.14. Механизмы генерации космических магнитных полей

усиление потока. Типичные осциллограммы полоидального магнитного потока, измеренного на двух различных расстояниях от

Рис. 3.22. Плазменный столб, изгибающийся по винтовой линии (фотографии Сделаны в интервале от 4,0 и до 4,6 мксек после инициирования разряда) и осциллограммы тока разряда и магнитного потока, измеренного двумя петлями, расположенными на расстояниях 15 и 30 см от пушки. Поток постоянного поля = 5,5 X X Ю zc-CM. Цена деления по оси ординат lOzc-cw [97],

пушки, показаны на рис. 3.22. На меньшем расстоянии от пушки поток сначала увеличивается до величины (небольшое плато), которая приблизительно равна величине статического