ON ONE FEATURE OF THE PONDEROMOTIVE FORCE OF THE ION-CYCLOTRON WAVE IN THE NEAR-EARTH PLASMA

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The theory of ponderomotive forces in space plasma is an important component of solar- terrestrial physics. The problem that arises when using the classical formula of the ponderomotive force to analyze the acceleration of ions in the Earth’s magnetosphere under the influence of an ion-cyclotron wave is described. It consists in the fact that the force tends to infinity as thewave frequency approaches the local gyrofrequency of the ions. It is shown that the singularity arises as a result of idealizations inevitably adopted in constructing the standard theory of ponderomotive forces. Two limiting cases are considered: the case of a wide opacity band for ion-cyclotron waves, and the case of a narrow opacity band. Two methods for regularizing the ponderomotive force in the vicinity of the refractive index pole of the ion- cyclotron wave are proposed. One of them eliminates the singularity at the pole at the boundary of a wide opacity band, and the other at the boundary of a narrow opacity band. Examples of wave phenomena in near-Earth plasma are given, in the study of which it is necessary to take into account the singularity of the ponderomotive force calculated within the framework of the standard theory.

About the authors

A. V. Guglielmi

Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS

Email: guglielmi@mail.ru
Moscow, Russia

A. S. Potapov

Institute of Solar-Terrestrial Physics, SB RAS

Email: potapov@iszf.irk.ru
Irkutsk, Russia

F. Z. Feygin

Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS

Email: feygin@ifz.ru
Moscow, Russia

References

  1. Лихтер Я.И., Гульельми А.В., Ерухимов Л.М., Михайлова Г.А. Волновая диагностика приземной плазмы. М.: Наука, 1988.
  2. Гульельми А.В., Потапов А.С. // УФН. 2021. Т. 191. С. 475. https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.06.038777
  3. Lundin R., Guglielmi A.V. // Space Sci. Rev. 2006. V. 127. P. 1. https://doi.org/10.1007/s11214-006-8314-8
  4. Abraham M. The Classical Theory of Electricity and Magnetism (Revised by R. Becker).NewYork: Hafner Publ. Comp., 1932.
  5. Миллер М.А.// Известия вузов. Сер. Радиофизика. 1958. Т. 1. С. 110.
  6. Питаевский Л.П. // ЖЭТФ. 1960. Т. 39(5). С. 1450.
  7. Lundin R., Hultqvist B. // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. P. 6665.
  8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Физматлит, 2003.
  9. Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика. М.: Наука, 1975.
  10. Альфвен Х. Космическая электродинамика. М.: Иностранная литература, 1952.
  11. Гульельми А.В. // Физика Земли. 1992.№7. С. 35.
  12. Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979.
  13. Зоммерфельд А. Механика деформируемых сред / Пер. с нем. Е. М. Лифшица. М.: ИЛ, 1954. 488 с.
  14. Grimberg G., Pauls W., Frisch U. // Physica D. 2008. V. 237. P. 1878.
  15. Гульельми А.В., Фейгин Ф.З. // Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9. С. 28. https://doi.org/10.12737/szf-93202304
  16. Гульельми А.В., Фейгин Ф.З., Потапов А.С. // Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10. С. 17. https://doi.org/10.12737/szf-104202402
  17. Guglielmi A.V., Potapov A.S., Russell C.T. // Письма ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 432.
  18. Гершман Б.Н., Угаров В.А. // УФН. 1960. Т. 72. С. 235.
  19. Будько Н.И. // Геомагнетизм и аэрономия. 1979. Т. 19. С. 363.
  20. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Физматгиз, 1960.
  21. Горелик Г.С. Колебания и волны. М.: Физматлит, 2008.
  22. Биркгоф Г. Гидродинамика. Методы. Факты. Подобие. М.: Иностранная лит-ра, 1963.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».