Научная тема: «ТЕПЛОВЫЕ ИОНЫ ПОЛЯРНОЙ ИОНОСФЕРЫ И МАГНИТОСФЕРЫ: ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ»
Специальность: 01.02.05
Год: 2013
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Разработана семиионная (H+, He+, O+, N+, N2+, O2+, NO+) нестационарная гидродинамическая модель магнитной силовой трубки с тепловой плазмой. Численно смоделированы процессы формирования ионного фонтана в каспе. Показано, что в результате электронного нагрева скорости ионов О+ составляют несколько сот м/с в магнитосферу на высотах порядка 1 - 2 тысяч км. При моделировании «поляризационного джета» впервые показано, что эффекты, связанные с джоулевым разогревом ионов, приводят к доминированию ионов NO+ в F-слое. Данные модельных расчетов подтверждены экспериментально.
  2. На основе разработанных математических моделей энерго - масс - угловых анализаторов найдены угловые и энергетические зависимости измеряемых ионных потоков. Впервые показано, что влияние положительного потенциала спутника и ионной температурной анизотропии на величину, пространственное распределение и углы прихода ионных потоков является определяющим.
  3. Разработанные модели распределения электрического потенциала вокруг спутника в вакууме и плазме позволили получить детальную пространственную структуру электрического потенциала и параметров плазмы вокруг спутника. Показано, что движущийся заряженный спутник приводит к созданию ионной тени длиной несколько радиусов Дебая.
  4. По измерениям со спутника Ореол - 3 на высотах ниже 2000 км впервые экспериментально обнаружена зона формирования фонтана ионов О+ в каспе. Показано, что в результате явлений нагрева и ускорения, скорости ионов О+ от Земли в дневном полярном каспе составляют несколько сот метров в секунду в магнитоспокойное время. На высотах ниже 2000 км со спутника Ореол - 3 обнаружены нисходящие потоки ионов О+ в полярной шапке. Скорости в таких потоках достигают нескольких сот метров в секунду и более при спокойных геомагнитных условиях. В возмущенные периоды скорости ионов О+ в шапке составляют несколько сот метров в секунду от Земли.
  5. По измерениям со спутника Интербол - 2 впервые экспериментально доказано существование классического полярного ветра. В приполуночном секторе полярной шапки на высотах до 20 000 км в летний период его характеристики составляют N(H+)=0.5 - 2 cm-3, V(H+)=18-30 km/sec
Список опубликованных работ
1.Белов Б. А., Гальперин Ю. И., Зинин Л. В., Левитин А. Е., Афонина Р. Г., Фельдштейн Я. И. Конвекция плазмы в полярной ионосфере: сравнение измерений со спутника "Космос-184" с моделью, зависящей от вектора ММП // Космические исследования. 1984. Т. 22. Вып.2. С. 201-212.

2.Зинин Л. В. Моделирование продольных движений тепловых ионов О+ и H+ в магнитной силовой трубке, конвектирующей через дневной полярный касп // Космические исследования. 1984. Т. 22. Вып. 4. С. 629-631

3.Зинин Л. В., Маркова М. Ю., Белов Б. А. Анализ корреляционной модели электрического поля по измерениям скорости конвекции плазмы в полярной ионосфере // В кн.: "Геомагнитные вариации и электрические поля". М. ИЗМИРАН. 1984. С. 132-136

4.Зинин Л. В. Полярный ветер: влияние начальных условий в теории полярного ветра на расчеты наблюдаемых макроскопических параметров высокоширотной верхней ионосферы // "Магнитосферные исследования". М. Междуведомственный геофизический комитет. 1985. N 7. С. 90-93

5.Григорьев С. А., Зинин Л. В., Латышев К. С. Влияние электронного нагрева на продольные скорости ионов О+ в магнитных силовых трубках // Космические исследования. 1986. Т. 24. Вып. 5. С. 787-790

6.Roux D., Berthelier J.-J., Gladyshev V. A., Zinin L. V., Maslov V. D., Pivovarov M. L. Vertical transport of O+ ions at high latitudes // In: Results of the ARCAD 3 project and of the recent programmes in magnetospheric and ionospheric physics. CNES. CEPADUES-EDITIONS. Toulouse. France. 1985. P. 381- 390

7.Zinin L. V., Galperin Yu. I., Latyshev K. S., Grigoriev S. A. Nonstationary field-aligned fluxes of thermal ions O+ and H+ outside the plasmapause: refinement of the polar wind theory // In: Results of the ARCAD 3 project and of the recent programmes in magnetospheric and ionospheric physics. CNES. CEPADUES-EDITIONS. Toulouse. France. 1985. P. 391-408

8. Zinin L. V., Galperin Yu. I., Latyshev K. S. Field-aligned motions of O + and H thermal ions in a magnetic field tube convected across the dayside polar cusp: model calculations // In: Results of the ARCAD 3 project and of the recent programmes in magnetospheric and ionospheric physics. CNES. CEPADUES-EDITIONS. Toulouse. France. 1985. P. 409-416

9. Lefeuvre F., Rauch J. L., Dee V. I., Titova E. E., Yurov V. E., Molchanov O. A., Mogilevsky M. M., Maltseva O. A., Zinin L. V., Kopka H., Reitveld M. T., Stubbe P., Dowden R. I. Detection from Aureol-3 of the modulation of auroral electrojet by HF-heating from ELF signals in the upper ionosphere above Tromsoe // In: Results of the ARCAD 3 project and of the recent programmes in magnetospheric and ionospheric physics. CNES. CEPADUES-EDITIONS. Toulouse. France. 1985. P. 609-620

10.Соловьев В. С., Гальпеpин Ю. И., Зинин Л. В., Сивцева Л Д., Филиппов В. М., Халипов В. Л. Диффузная авpоpальная зона. IX. Экваториальная граница диффузных вторжений электронов плазменного слоя как граница крупномасштабной конвекции в магнитосфере (плазмопауза) // Космические исследования. 1989. Т. 27. Вып. 2. С. 232-247

11.Зинин Л. В., Коняхина Л. В., Латышев К. С., Медведев В. В. Соколова Г. С., Юшкевич О. Г. Программное обеспечение геофизических исследований. Выпуск 8. Пакет прикладных программ АРМИЗ. Функциональное наполнение // М. Изд-во МГК при президиуме АH СССР. 1989. 84 c.

12.Зинин Л. В., Соловьев В. С., Гальпеpин Ю. И., Гладышев В. А., Гpигоpьев С. А. Измерения продольных движений ионов О+ в субавpоpальной верхней ионосфере со спутника "Оpеол-3" // Космические исследования. 1990. Т. 28. Вып.6. С. 886 – 889.

13.Гальпеpин Ю. И., Зинин Л. В., Гpигоpьев С. А., Гладышев В. А. Математическая модель отклика бортовых энеpго - масс - угловых спектрометров ДИКСИОH (спутник "Оpеол-3") и ГИПЕРБОЛОИД (спутник "Авpоpальный зонд", проект ИHТЕРБОЛ) с учетом потенциала спутника // Препринт. Институт космических исследований РАH. Пp-1878. 1993

14.Гальпеpин Ю. И., Гpигоpьев С. А., Зинин Л. В., Гладышев В. А. Расчеты распределения электрического потенциала вокруг спутника "Авpоpальный зонд" проекта ИHТЕРБОЛ // Препринт. Институт космических исследований РАH. Пp-1879. 1993

15.Girard L., Berthelier J-J., Covinhes J., Godefgoy M., Gogly G., Guillou J., Illiano J. M., Leblanc F., Le Goff F., Stepourginski W., Vivat F., Mularchik T. M., Galperin Yu. I., Gladyshev V. A., Zinin L. V. HYPERBOLOID: The low energy ion mass-spectrometer on the INTERBALL auroral probe // In: INTERBALL. Mission and payload. CNES-IKI. 1995. P. 284-308

16.Зинин Л. В., Гальперин Ю. И., Гладышев В. А., Григорьев С. А., Жирар Л., Мулярчик Т. М. Математическая модель измерений тепловой анизотропной плазмы энерго - масс - угловыми спектрометрами ионов на заряженном спутнике // Космические исследования. 1995. Т. 33. № 6, С. 563-571

17.Ридлер В., Торкар К., Веселов М. В., Гальперин Ю. И., Педерсен А., Шмидт Р., Арендс Х., Руденауэр Ф. Г., Ферингер М., Перро С., Зинин Л. В. Эксперимент РОН по активному регулированию электростатического потенциала космического аппарата // Космические исследования. 1998. Т.36. № 1. С. 53-62

18.Дюбулоз Н., Бертелье Ж.-Ж., Малингр М., Жирар Л., Ковин Ж., Гальперин Ю. И., Чугунин Д. В., Годефруа М., Гогли Ж., Герен К., Илиано Ж. М., Косса П., Лебланк Ф., Легофф Ф., Мулярчик Т. М., Пари Ж., Сцепуржинский В., Виват Ф., Зинин Л. В. Наблюдения эффектов нагрева и ускорения ионосферных ионов в полярных широтах масс -спектрометром ГИПЕРБОЛОИД на высотах 2 - 3 радиуса Земли // Космические исследования. 1998. Т. 36. № 1. С. 4-15

19.Зинин Л. В., Гальперин Ю. И., Григорьев С. А., Мулярчик Т. М. Об измерениях эффектов поляризационного джета во внешней плазмосфере // Космические исследования. 1998. Т. 36. № 1. С. 42-52

20.Dubouloz N., Berthelier J.-J., Malingre M., Girard L., Galperin Yu. I., Covinhes J., Chugunin D., Godefroy M., Gogly G., Guerin C., Illiano J.-M., Kossa P., Leblanc F., Legoff F., Mularchik T., Paris J., Stzepourginski W., Vivat F., Zinin L. Thermal ion measurements on board INTERBALL Auroral probe by the HYPERBOLOID experiment // Ann. Geophys. 1998. V. 16. P. 1070

21.Torkar K., Veselov M. V., Afonin V. V., Arends H., Fehringer M., Fremuth G., Fritzenwallner K., Galperin Yu. I., Kozlov A. I.. Perraut S., Riedler W., Rudenauer F., Schmidt R., Smit A., Zinin L. V. An experiment to study and control the Langmuir sheath around INTERBALL-2 // Ann. Geophys., 1998. V. 16. P. 1086-1096.

22.Григорьев С. А., Зинин Л. В., Василенко И. Ю., Лыновский В. Э. Многоионные одномерные МГД - модели динамики высокоширотной ионосферы. 1. Математическая модель ионосферы, учитывающая семь сортов положительных ионов // Космические исследования. 1999. Т. 37. № 5. С. 451-462.

23.Зинин Л. В., Григорьев С. А., Чугунин Д. В., Гальперин Ю. И., Лыновский В. Э., Василенко И. В., Латышев К. С., Дюбулоз Н. Многоионные одномерные МГД - модели динамики высокоширотной ионосферы. 2. Ионный фонтан в каспе/клефте: сравнение модели TUBE-7 с измерениями масс-спектрометром ГИПЕРБОЛОИД на спутнике ИНТЕРБОЛ-2 // Космические исследования. 2000. Т. 38. № 1. С. 5-15.

24.Hamelin M., Bouhram M., Dubouloz N., Malingre M., Grigoriev S. A., Zinin L. V. Combined effects of satellite and ion detector geometries and potentials on the measurements of thermal ions. The Hyperboloid instrument on Interball // In Proc.7th Spacecraft Charging Technology Conference. 23-27 April. 2001. ESTEC. Noordwijk. The Netherlands. ESA SP-476. P. 569-574.

25.Bouhram M., Dubouloz N., Hamelin M., Grigoriev S. A., Malingre M., Torkar K., Veselov M. V., Galperin Y., Hanasz J., Perraut S., Schreiber R., Zinin L. V. Electrostatic interaction between Interball-2 and the ambient plasma. 1. Determination of the spacecraft potential from current calculations // Ann. Geophys. 2002. V. 20. N 3. P. 365-376.

26.Hamelin M., Bouhram M., Dubouloz N., Malingre M., Grigoriev S. A, Zinin L. V. Electrostatic interaction between Interball-2 and the ambient plasma. 2. Influence on the low energy ion measurements with Hyperboloid // Ann. Geophys. 2002. V. 20. N 3. P. 377-390.

27.Рылина И. В., Зинин Л. В., Григорьев С. А., Веселов М. В. Гидродинамический подход к моделированию распределения тепловой плазмы вокруг движущегося заряженного спутника // Космические исследования. 2002. Т. 40. № 4. С. 395-405 .

28.Чугунин Д. В., Зинин Л. В., Гальперин Ю. И., Дюбулоз Н., Бухрам М. Наблюдение полярного ветра на ночной стороне полярной шапки на высотах 2-3 Re по измерениям спутника ИНТЕРБОЛ-2 // Космические исследования. 2002. Т. 40. № 4. С. 416-433

29.Sazykin S., Fejer B. G., Galperin Yu. I., Zinin L. V., Grigoriev S. A., Mendillo M. Polarization jet events and excitation of weak SAR arcs // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29, N 12. . doi: 10.1029/2001GL014388

30.Григорьев С. А., Зинин Л. В. , Ишанов С. А. Математическое моделирование нестационарных процессов в околоземной космической плазме // Вестник КГУ. 2003. Вып. 3 Сер Информатика и телекоммуникации. C. 46-59

31.Zinin L., Grigoriev S., Rylina I. The models of electric field distributions near a satellite // Proceedings of the conference in memory of Yuri Galperin, eds: L. M. Zelenyi, M. A. Geller, J. H. Allen, CAWSES Handbook-001, P 76-83, 2004.

32.Berthelier J. J., Bouhram M., Chugunin D., Dubouloz N, Gladyshev V., Hamelin M., Malingre M., Mularchik T., Zinin L. Ion escape from cusp and cleft ionosphere. Results from AUREOL-3 and INTERBALL // Proceedings of the conference in memory of Yuri Galperin, eds:L.M.Zelenyi, M.A.Geller, J.H.Allen, CAWSES Handbook-001, P. 45-56, 2004.

33.Chugunin D. V., Zinin L. V., Dubouloz N. Polar wind observations on INTERBALL-2 satellite Auroral phenomena and solar-terrestrial relations // Proceedings of the conference in memory of Yuri Galperin, eds:L.M.Zelenyi, M.A.Geller, J.H.Allen, CAWSES Handbook-001, P. 57-76, 2004.

34.Григорьев С. А., Зинин Л. В., Ишанов С. А. Нестационарные процессы, возникающие при воздействии на космическую плазму // Математическое моделирование. 2006. Т. 18. № 7. С. 115-128.

35.Латышев К. С., Зинин Л. В., Ишанов С. А. Математическое моделирование околоземной космической плазмы. // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Том VII-1. Математическое моделирование в низкотемпературной плазме. Часть 3. М., изд-во «Янус – К», 2008. С. 337 – 349.

36.Зинин Л. В. Моделирование взаимодействия заряженного космического аппарата с окружающей плазмой // Материалы III Международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования», 2 – 7 февраля 2009 г. Ч. 2. Воронеж. 2009. «Научная книга». С. 59 – 61

37.Зинин Л. В. Моделирование спутниковых измерений потоков тепловых ионов в ионосфере Земли // Сборник трудов Международной конференции «Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики», 22 – 24 июня 2009 г. Ч. 1. Воронеж. 2009. Изд-во ВГУ. С.190 – 193.

38.Зинин Л. В. Моделирование измерений тепловых ионов Н+ на заряженном спутнике с учетом температурной анизотропии // Вестник РГУ им. И.Канта. Сер. Физико–математические науки. 2009. Вып. 10. С. 56-63.

39.Зинин Л. В., Цибульникова А. В., Никулин Н. М. Моделирование нестационарного полярного ветра в условиях магнитосферной конвекции // Вестник РГУ им. И.Канта, Сер. Физико–математические науки. 2010. Вып. 10. С. 126-132.

40.Мациевский С. В., Зинин Л. В. Результаты моделирования неустойчивостей экваториального F-слоя ионосферы // Вестник БФУ им. И.Канта, Сер. Физико–математические науки. 2011. Вып. 10. С.55-63.

41.Зинин Л. В., Ишанов С. А., Шарамет А. А., Мациевский С. В. Моделирование распределения ионов вблизи заряженного спутника методом молекулярной динамики. 2-D приближение // Вестник БФУ им. И. Канта. Сер. Физико-математические науки. 2012. Вып. 10. С. 53 – 60.

42.Ишанов С. А., Зинин Л. В., Кожурова А. И., Мациевский С. В. Математическое моделирование активных воздействий на околоземную плазменную среду: сборник трудов Международной конференции «Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики». 26– 28 ноября 2012 г. Ч. 1. Воронеж. 2012. Изд-во ВГУ. С. 160 – 163.