Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Particle-in-Cell electrostatic numerical algorithm

Konior W.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2017

|

Nr 3 (248)

24--45

EN

Existing global models of interaction between the solar wind (SW) and the local interstellar medium (LISM) describe the heliosphere that arises as a result of this interaction. There is a strong motivation to develop a kinetic model using the Particle-in-Cell (PIC) method to describe phenomena which appear in the heliosphere. This is however a long term scientific goal. This paper describes an electrostatic Particle-in-Cell numerical model developed in the Institute of Aviation in Warsaw, winch includes mechanical and charge exchange collisions between particles in the probabilistic manner using Direct Simulation Monte Carlo method. This is the first step into developing simulations of the heliosphere incorporating kinetic effects in collisionless plasmas. In this paper we focus only on presenting the work, which have been done on the numerical PIC algorithm.

PL

Istniejące globalne modele oddziaływania wiatru słonecznego (SW) z lokalną materią międzygwiazdową (LISM) opisują heliosferę, która powstaje w wyniku interakcji tych dwóch ośrodków. Istnieje silna motywacja do opracowania modelu kinetycznego wykorzystującego metodę Particle-in-Cell (PIC) w celu opisu zjawisk, które zachodzą w heliosferze. Jednakże jest to długoterrninowy cel naukowy. W artykule przedstawiono elektrostatyczny model numeryczny PIC. opracowany w Instytucie Lotnictwa w Warszawie, który obejmuj e kolizje mechaniczne i rezonansową wymianę ładunków pomiędzy cząstkami w sposób probabilistyczny metodą Direct Simulation Monte Carlo. Jest to pierwszy krok w opracowywaniu symulacji heliosfery zawierającej efekty kinetyczne w plazmach bezzderzeniowych. W tym artykule koncentrujemy się tylko na prezentowaniu prac, które zostały wykonane z wykorzystaniem algorytmu numerycznego PIC.

2

Does the interstellar bow shock exist around the heliosphere?

Ratkiewicz R., Kotlarz J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 4 (245)

178--188

EN

The paper discusses results of global modeling of the heliosphere regarding the existence of the interstellar bow shock (BS) in front of the heliosphere. The Local Interstellar Medium (LISM) velocity vector (VIS) and temperature (TIS) originally determined through the velocity and temperature of the interstellar helium (He) flowing in the inner heliosphere and measured by the GAS instrument on Ulysses, recently have been challenged by new measurements of the He flow by the Interstellar Boundary Explorer (IBEX). These measurements have initiated discussions on the existence of the BS. The purpose of this paper is a brief overview of studies focusing on in situ measurements of the He flow by the instruments on Ulysses and IBEX missions and indication of the reasons for discrepancies created in the past few years and associated with the existence of the BS.

PL

W pracy przedyskutowano wyniki globalnego modelowania heliosfery dotyczące istnienia czołowej fali uderzeniowej (BS) przed heliosferą. Wektor prędkości (VIS) i temperatura (TIS) lokalnej materii międzygwiazdowej (LISM) oryginalnie wyznaczone przez prędkość i temperaturę międzygwiazdowego helu (He) wpływającego do heliosfery i mierzonego przez przyrząd GAS na sondzie Ulysses, ostatnio zostały zakwestionowane przez nowe pomiary przepływu He wykonane przez sondę Interstellar Boundary Explorer (IBEX). Pomiary te zainicjowały dyskusję na temat istnienia BS. Celem niniejszego artykułu jest krótki przegląd badań poświęconych pomiarom in situ strumienia helu przez instrumenty na sondach Ulysses i IBEX oraz wskazanie przyczyn rozbieżności związanych z istnieniem czołowej fali uderzeniowej powstałych wciągu kilku ostatnich lat [51].

3

Oczekiwany rozkład deuteru międzygwiazdowego w heliosferze

Tarnopolski S.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2009

|

Nr 2 (197)

111-272

PL

Deuter jest istotnym źródłem wiedzy o historii i przyszłości Wszechświata oraz różnych procesach astrofizycznych zachodzących w Galaktyce. Przedmiotem badań niniejszej pracy jest neutralny deuter pochodzenia międzygwiazdowego obecny w heliosferze w postaci gazowej. Pomiary rozkładu neutralnego deuteru w fazie gazowej prowadzone metodami astrofizycznymi obarczonymi dużymi niepewnościami. W chwili obecnej istnieje możliwość zweryfikowania tych wyników przez pomiary in situ, prowadzone w heliosferze przez misję ULYSSES bądź też przez nadchodzącą misję IBEX. W literaturze, poza jedyną znaną pracą z końca lat 70-tych, brak jest danych dotyczących rozkładu neutralnego deuteru międzygwiazdowego w bliskiej heliosferze. Celem pracy było zbadanie obfitości neutralnego deuteru międzygwiazdowego w stosunku do neutralnego wodoru w heliosferze oraz rozpoznanie możliwości obserwacyjnych pod kątem obecnych lub przyszlych misji kosmicznych. W tym celu zbudowano od podstaw teoretyczny model rozkładu neutralnego deuteru i wodoru pochodzenia międzygwiazdowego w heliosferze, wykorzystujący najnowsze modele ciśnienia promieniowania w linii Lyman-α oraz pola jonizacji i za jego pomocą badano podobieństwa i różnice w rozkładzie obu gazów. Model teoretyczny rozkładu gazu opiera się na teorii kinetycznej, w której gaz jest opisywany przez funkcję rozkładu prędkości bedącą funkcją siedmiu zmiennych niezależnych: trzech współrzędnych przestrzennych, trzech współrzędnych w przestrzeni fazowej prędkości i czasu. Momenty funkcji rozkładu tj. gęstość gazu, prędkość masową oraz rozmycie termiczne uzyskuje się przez odpowiednie całkowanie funkcji rozkładu po przestrzeni prędkości. Rezultaty symulacji numerycznych prowadzą do następujących wniosków: na skutek różnic w ciśnieniu promieniowania działającego na atomy deuteru i wodoru należy spodziewać się wzrostu obfitości D/H w głąb heliosfery w stosunku do wartości w lokalnym obłoku międzygwiazdowym oraz przyspieszania deuteru w stosunku do wodoru aż do ok. 50% w pobliżu Słońca, co przekłada się na pond czterokrotnie większą energię atomów deuteru w stosunku do atomów wodoru. Wyniki to dają nadzieje na bezpośrednią detekcję neutralnego deuteru pochodzenia międzygwiazdowego w otoczeniu Słońca.

EN

Deuterium is an important source of knowledge about the history and future of the Universe and the various astrophysical processes taking place in the Galaxy. The subject of this research work is the neutral deuterium of interstellar origin presented in the heliosphere in the gaseous form. Measurements of the neutral deuterium distribution in the gas phase are carried out by the astrophysical methods cursed with large uncertainties. At present, it is possible to verify these results by in situ measurements carried out in the heliosphere by the Ulysses mission, or by the forthcoming IBEX mission. In the literature, apart from the only known work from the end of 70th decade, there is no data on the distribution of neutral interstellar deuterium in the nearby heliosphere. The purpose of this study was to examine the abundance of neutral interstellar deuterium in relation to neutral hydrogen in the heliosphere and recognition of observation opportunities for present or future space missions. To this end, the theoretical distribution model of neutral interstellar deuterium and hydrogen in the heliosphere was built from scratch, using the latest models of radiation pressure in the Lyman-a line and ionization field and by means of it the similarities and differences in the distribution of the two gases were studied. Theoretical model of gas distribution is based on the kinetic theory, in which the gas is described by the velocity distribution function as a function of seven independent variables: three spatial coordinates, three coordinates in the velocity phase space and tim The moments of distribution functions such as gas density, bulk velocity and thermal spread are obtained by integrating the distribution function in the velocity space. The results of numerical simulations are the following due to the differences in the radiation pressure acting on the hydrogen and deuterium atoms, the abundance of D/H is expected to increase deep into the heliosphere in relation to its value in the local interstellar cloud and acceleration of deuterium in relation to hydrogen up to about 50% in the vicinity of the Sun, which translates into more than four times greater energy of the deuterium atoms in relation to hydrogen atoms. These results give hope for the direct detection of neutral interstellar deuterium in the vicini>of the Sun.