तटीय क्षेत्र प्रबंधन जर्नल

अमूर्त

विभिन्न अंतरिक्ष क्षेत्रों में बहु-आयन प्लाज्मा और पृथ्वी के चारों ओर तरंग परिघटना का अध्ययन

पूर्णिमा वर्मा

रॉकेट और उपग्रहों के अवलोकनों ने अंतरिक्ष भौतिकी में उत्साहपूर्ण विशेषताओं का खुलासा किया है। बीसवीं सदी के उत्तरार्ध में साहा द्वारा अंतरतारकीय प्लाज्मा पर किए गए कार्य के बाद से भारत में अंतरिक्ष प्लाज्मा में अनुसंधान का एक लंबा इतिहास रहा है। इक्कीसवीं सदी की शुरुआत में सैद्धांतिक और प्रायोगिक पहलुओं में अनुसंधान में लगे राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में समूहों का उदय हुआ। पिछले कुछ दशकों में पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के अध्ययन के परिणामस्वरूप इसके बुनियादी संरचनात्मक गुणों और टकराने वाली सौर हवा में परिवर्तनों के प्रति इसकी प्रतिक्रिया दोनों की अपेक्षाकृत अच्छी प्रयोगात्मक समझ विकसित हुई है। हाल ही में अकेबोनो के उपग्रह अवलोकनों ने स्पष्ट किया है कि प्लाज्मा आउटफ्लो (मल्टी-आयन) भू-चुंबकीय तूफानों के दौरान प्लाज्माशीट और रिंग करंट में आयन संरचना में अचानक परिवर्तन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ऑरोरल प्लाज्मा भौतिकी में मुख्य समस्याओं में से एक इलेक्ट्रॉनों के गतिज ऊर्जा में त्वरण से संबंधित है जो उनकी प्रारंभिक तापीय ऊर्जा से बहुत अधिक है। नीचे की ओर (मार्कलंड एट अल., 2001) और ऊपर की ओर (मैकफैडेन एट अल., 1999) दोनों धारा क्षेत्रों से सिद्धांत और अवलोकन ने संकेत दिया है कि इलेक्ट्रॉन समानांतर विद्युत क्षेत्रों द्वारा त्वरित होते हैं। अवक्षेपित इलेक्ट्रॉन ऑरोरा का कारण बनते हैं और ऊपर की ओर धारा क्षेत्रों में क्षेत्र-संरेखित धाराओं को ले जाते हैं। कम आवृत्ति तरंगों (अल्फवेन तरंगें, गतिज अल्फवेन तरंगें, विद्युत चुम्बकीय आयन-साइक्लोट्रॉन तरंगें, इलेक्ट्रोस्टैटिक आयन-साइक्लोट्रॉन तरंगें) के साथ-साथ हाल ही में बहु-आयन प्लाज्मा अध्ययन की भी जांच की जाती है। जांच कण पहलू दृष्टिकोण के साथ-साथ गतिज दृष्टिकोण पर आधारित है जिसे हम पिछले 30 वर्षों से अपना रहे हैं (उदाहरण के लिए वर्मा, एट अल.., 2007 और उसमें संदर्भ; रुचि मिश्रा और एमएस तिवारी, 2007 और उसमें संदर्भ; अहिरवार, एट अल.., 2006, 2007 और उसमें संदर्भ; शुक्ला, एट अल.., 2007 और उसमें संदर्भ 2, अग्रवाल एट अल, 2011 और उसमें संदर्भ, पटेल एट अल 2012 और उसमें संदर्भ; ताम्रकार एट अल., 2019 और विभिन्न अंतरिक्ष क्षेत्रों में उसमें संदर्भ। अध्ययन पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के आसपास अंतरिक्ष के व्यापक परिदृश्य की व्याख्या कर रहा है। कार्य की उपयोगिता कई उपग्रह अवलोकनों द्वारा उचित ठहराई गई है। हाल ही में हमने पीएसबीएल क्षेत्र में अनुप्रयोग के साथ गतिज अल्फवेन तरंगों पर He+ और O+ आयनों के प्रभावों का अध्ययन किया है आयन। O+ और He+ स्थानीय गैर-एडियाबेटिक त्वरण का अनुभव करते हैं। He+/H+ और O+/H+ का द्रव्यमान पर निर्भर सापेक्ष अस्तित्व भी लैंडौ डंपिंग और वेवपार्टिकल इंटरैक्शन को प्रभावित करता है। प्लाज्मा परिरोध में, कुछ कण लॉस-कॉन के माध्यम से खो सकते हैं और अन्य वायुमंडल से लॉस-कॉन में वापस बिखर सकते हैं। इसलिए, लॉस-कॉन पूरी तरह से खाली नहीं हो सकता। तरंग-कण इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप लैंडौ डंपिंग होगी। O+ बहु-आयन प्लाज्मा में 10% बहुतायत में KAW के साथ अत्यधिक सक्रिय हो सकता है और मैग्नेटोटेल डायनेमिक्स को प्रभावित कर सकता है। सापेक्ष घनत्व O+/H+ ≈ 0 से परे आयनों का कम ऊर्जाकरण।10 पहले देखे गए परिणाम की व्याख्या कर सकता है कि कम O+/H+ वाले कण पृथ्वी या आयनमंडल की ओर प्रवाहित होते हैं और उच्च अनुपात पूंछ की ओर प्रवाह को इंगित करता है (फू एट अल. 2011)। मल्टीआयन के घनत्व में भिन्नता अल्फवेन तरंग (VA) के प्रसार की गति को भी प्रभावित करती है। यह अध्ययन KAW के माध्यम से ऊर्जा अपव्यय को भी स्पष्ट करता है क्योंकि यह PSBL से आयनमंडल की ओर पॉइंटिंग फ्लक्स के स्थानांतरण के कारण हो सकता है। मल्टी-आयन का जाइरोरेडियस और जाइरोपीरियड प्रत्येक आयन के ऊर्जाकरण, स्थानीय तापन और गैर-एडियाबेटिक त्वरण को भी प्रभावित करता है। (ताम्रकार एट अल, एस्ट्रोफिज स्पेस साइंस (2018) 363:221 https://doi.org/10.1007/s10509-018-3443-6) एक अन्य अध्ययन ने गतिज दृष्टिकोण द्वारा कस्प क्षेत्र के चारों ओर गतिज अल्फवेन तरंग के साथ बहु-आयनों पर घनत्व परिवर्तन के प्रभाव को दिखाया और भविष्यवाणी की कि यह केवल इलेक्ट्रॉन घनत्व ही नहीं है जो तरंग से कणों में ऊर्जा हस्तांतरण को नियंत्रित करता है, बल्कि प्रत्येक आयन चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में उनके घूर्णन के आधार पर ऊर्जा के हस्तांतरण को नियंत्रित करता है। हल्के आयन H+ और He+ कण हाइड्रोजन और हीलियम आयनों दोनों के घूर्णन के साथ कम ऊंचाई पर तरंग से ऊर्जा प्राप्त करते हैं जबकि ऑक्सीजन आयन लगभग अप्रभावित रहते हैं। भारी ऑक्सीजन आयन घूर्णन के साथ, हाइड्रोजन और हीलियम आयन तरंग के अवमंदन में नगण्य रूप से भाग लेते हैं अध्ययन ने यह भी सुझाव दिया कि हीलियम आयन उच्च ऊंचाई पर तरंगों के अवमंदन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं कर रहे हैं, यह स्थानीय त्वरण तंत्र (फ़्रिट्ज़ एट अल. 1999) के कारण हो सकता है। इस कार्य के निष्कर्ष आयनों के ऊर्जाकरण और त्वरण, लैंडौ अवमंदन, ध्रुवीय बहिर्वाह को समझाने के लिए उपयोगी हो सकते हैं और अंतरग्रहीय चुंबकीय क्षेत्र से भी संबंधित हो सकते हैं। (ताम्रकार एट अल., एस्ट्रोफ़िज़ स्पेस साइंस (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)अध्ययन ने यह भी सुझाव दिया कि हीलियम आयन उच्च ऊंचाई पर तरंगों के अवमंदन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं कर रहे हैं, यह स्थानीय त्वरण तंत्र (फ़्रिट्ज़ एट अल. 1999) के कारण हो सकता है। इस कार्य के निष्कर्ष आयनों के ऊर्जाकरण और त्वरण, लैंडौ अवमंदन, ध्रुवीय बहिर्वाह को समझाने के लिए उपयोगी हो सकते हैं और अंतरग्रहीय चुंबकीय क्षेत्र से भी संबंधित हो सकते हैं। (ताम्रकार एट अल., एस्ट्रोफ़िज़ स्पेस साइंस (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)अध्ययन ने यह भी सुझाव दिया कि हीलियम आयन उच्च ऊंचाई पर तरंगों के अवमंदन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं कर रहे हैं, यह स्थानीय त्वरण तंत्र (फ़्रिट्ज़ एट अल. 1999) के कारण हो सकता है। इस कार्य के निष्कर्ष आयनों के ऊर्जाकरण और त्वरण, लैंडौ अवमंदन, ध्रुवीय बहिर्वाह को समझाने के लिए उपयोगी हो सकते हैं और अंतरग्रहीय चुंबकीय क्षेत्र से भी संबंधित हो सकते हैं। (ताम्रकार एट अल., एस्ट्रोफ़िज़ स्पेस साइंस (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)