Данная работа посвящена исследованию природы сильных колебаний магнитного поля вблизи фронта головной ударной волны Земли в областях со слабым (менее 10 нТ) межпланетным магнитным полем. Исследование проводилось с помощью кинетического гибридного кода “Maximus”, в котором для описания бесстолкновительной плазмы самосогласованно решаются уравнение Власова и уравнения Максвелла на трехмерной декартовой сетке. Модель основывалась на параметрах ударных волн, наблюденных спутниками MMS. Были смоделированы три ударные волны, первая из которых имела отношение теплового давление к магнитному перед фронтом β = 68, а две другие имели β = 3, и отличались углами наклона магнитного поля к нормали фронта (θ = 50° и θ= 75°). Сопоставляя предсказания линейной теории и результаты моделирования (дисперсионные кривые, поляризацию и скорость волн вблизи фронта), удалось идентифицировать неустойчивости, определяющие структуру фронта. Было показано, что в подножии ударной волны могут раскачиваться одновременно ионная вейбелевская и альфвеновская ионно-циклотронная неустойчивости, создающие колебания магнитного поля, а также потенциальная ветвь, вызывающая колебания плотности и электрического поля. Моделирование показало, что структура фронта отличается для значений угла наклона магнитного поля к нормали к фронту 50° и 75°, то есть доминирующая неустойчивость зависит не только от β, но и от геометрии ударной волны.

The given work is devoted to the study of the nature of strong fluctuations in the magnetic field near the front of the Earths bow shock wave in areas with a weak (less than 10 nT) interplanetary magnetic field. The study was carried out using the kinetic hybrid code “Maximus”, in which the Vlasov equation and Maxwell equations are self-consistently solved on a three-dimensional Cartesian grid to describe a collisionless plasma. The model was based on the parameters of shock waves observed by MMS satellites. Three shock waves were modeled, the first of which had the ratio of thermal pressure to magnetic in front of the front β = 68, and the other two had β = 3, and differed in the angles of inclination of the magnetic field to the front normal (θ = 50° and θ= 75°). By comparing the predictions of linear theory and the results of modeling (dispersion curves, polarization and wave velocity near the front), it was possible to identify the instabilities that determine the structure of the front. It has been shown that at the foot of the shock wave, the ion Weibel and Alfven ion-cyclotron instability can swing simultaneously, creating fluctuations in the magnetic field, as well as a potential branch causing fluctuations in density and electric field. Modeling has shown that the structure of the front differs for the values of the angle of inclination of the magnetic field to the front normal of 50° and 75°, that is, the dominant instability depends not only on β, but also on the geometry of the shock wave.