Усиление альфвеновских волн в результате параметрического квазирезонансного взаимодействия с магнитоакустическими волнами в тепловыделяющей изоэнтропически неустойчивой плазме | Изв. вузов. Физика. 2019. № 2.

Усиление альфвеновских волн в результате параметрического квазирезонансного взаимодействия с магнитоакустическими волнами в тепловыделяющей изоэнтропически неустойчивой плазме

Рассмотрен квазирезонансный параметрический распад магнитоакустической волны на две альфвеновские волны в тепловыделяющей плазме. Показано, что в условиях изоэнтропической неустойчивости в резонансных условиях (нулевая отстройка частоты) происходит биэкспоненциальное усиление альфвеновских волн. Наличие отстройки частоты приводит сначала к предшествующему этому усилению этапу параметрической модуляции амплитуды альфвеновских волн, длительность которого возрастает с ростом отстройки. Найдена граничная отстройка частоты, при которой усиление альфвеновских волн вообще не происходит.

Alfven waves amplification due to quasiresonant parametric interaction with magnetoacoustic waves in heat-releasing isen.pdf Введение Известно, что альфвеновские волны большой амплитуды могут распадаться на магнитоакустические волны и альфвеновские волны меньших частот. Последующее затухание быстрых магнитоакустических волн может приводить к нагреву солнечной короны [1]. Более того, альфвеновские волны с энергией, достаточной для ускорения солнечного ветра и нагрева короны до наблюдаемых скорости и температуры, уже зарегистрированы [2]. Однако механизм возникновения зарегистрированных альфвеновских волн остается неизвестным. С другой стороны, аналитически и численно было показано, что в изоэнтропически неустойчивой тепловыделяющей среде [3] происходит усиление акустических и магнитоакустических волн, а также возможна генерация цуга автоволновых импульсов [4-10]. Параметрическая перекачка энергии от этих усиливающихся акустических волн в альфвеновские волны может привести к усилению последних и быть возможным механизмом возникновения регистрируемых мощных альфвеновских волн в изоэнтропически неустойчивых областях солнечной атмосферы. В [11-13] показано, что параметрический распад акустических волн происходит в областях с давлением плазмы, бóльшим магнитного давления, причем в условиях изоэнтропической неустойчивости этот параметрический распад является беспороговым, а рост альфвеновских волн происходит биэкспоненциально. Цель данной работы - изучение квазирезонансного коллинеарного параметрического взаимодействия между акустической волной и двумя альфвеновскими волнами в изоэнтропически неустойчивой тепловыделяющей плазме. 1. Математическая модель Система идеальных МГД-уравнений, описывающая процессы в тепловыделяющей, полностью ионизованной плазме, может быть записана следующим образом: (1) Здесь , и - плотность, температура и давление в плазме соответственно; и - векторы скорости и магнитного поля; - постоянная Больцмана; - высокочастотная теплоемкость при постоянном объеме; - масса частицы; ; и - функции охлаждения и нагрева соответственно; - обобщенная функция тепловых потерь, широко применяемая при изучении тепловых неустойчивостей начиная с первых работ [3, 14]. Она равна нулю в стационарных условиях (т.е. ). При дальнейшем рассмотрении предполагается, что критерий изоэнтропической неустойчивости [3] удовлетворен, то есть ( и - частные производные по плотности и температуре в стационарных условиях). Это означает, что существует положительная обратная связь между акустическими колебаниями и вызываемым ими дисбалансом между охлаждением и нагревом. Далее условимся, что вектор магнитного поля B0 параллелен оси z и волны распростра- няются параллельно (или антипараллельно) этой оси. В этом случае магнитоакустическая волна становится просто акустической волной, в которой возмущаются плотность, давление, тем- пература и z-компонента скорости. Ранее было показано [4], что в тепловыделяющей плазме акустические волны распространяются с частотно-зависимой скоростью звука , где - характерное время нагрева, и - высокочастотная ( >>1) и низкочастотная (

Ключевые слова

isentropic instability, parametric amplification, MHD-waves, magnetohydrodynamics, изоэнтропическая неустойчивость, параметрическое усиление, МГД-волны, магнитогидродинамика

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Завершинский Дмитрий ИгоревичСамарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Королева; Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева РАНк.ф.-м.н., доцент каф. физики СГАУ, инженер СФ ФИАН
Молевич Нонна ЕвгеньевнаСамарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Королева; Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева РАНд.ф.-м.н., профессор, профессор каф. физики СГАУ, гл. науч. сотр., зав. теор. сектором СФ ФИАНmolevich@fian.smr.ru
Белов Сергей АлександровичСамарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Королева; Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева РАНстудент магистратуры СГАУ, мл. науч. сотр. СФ ФИАНmr_beloff@mail.ru
Всего: 3

Ссылки

Parker E.N. // Astrophys. J. - 1953. - V. 117. - P. 431-436.
Зайцев В.Ф., Полянин А.Д. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. - М.: Физматлит, 2001. - 576 с.
Belov S.A., Molevich N.E., and Zavershinskii D.I. // Tech. Phys. Lett. - 2018. - V. 44. - No. 5. - P. 41-48.
Zavershinsky D.I. and Molevich N.E. // Tech. Phys. Lett. - 2014. - V. 40. - P. 701.
Krasnobaev K.V. et al. // Astron. Lett. - 2016. - V. 42. - Iss. 7. - P. 460-473.
Zavershinsky D.I. and Molevich N.E. // Astrophys. Space Sci. - 2015. - V. 358. - P. 22.
Chin R., Verwichte R., et al. // Phys. Plasmas. - 2010. - V. 17. - No. 3. - P. 032107 (1-12).
Molevich N.E., Zavershinskiy D.I., and Ryashchikov D.S. // Magnetohydrodynamics. - 2016. - V. 52. - 199.
Nakariakov V.M. et al. // Astrophys. J. - 2000. - V. 528. - Iss. 2. - P. 767-775.
Molevich N.E., Zavershinskiy D.I., and Ryashchikov D.S. // Magnetohydrodynamics. - 2016. - V. 52. - P. 191.
Molevich N.E., Zavershinsky D.I., Galimov R.N., and Makaryan V.G // Astrophys. Space Sci. - 2011. - V. 334. - P. 35.
Zavershinsky D.I. and Molevich N.E. // Tech. Phys. Lett. - 2013. - V. 39. - P. 676.
Field G.B. // Astrophys. J. - 1965. - V. 142. - P. 531-567.
McIntosh S.W., de Pontieu B., Carlsson M., et al. // Nature. - 2011. - V. 475. - Р. 477.
Wentzel D. G. // Solar Phys. - 1974. - V. 39. - P. 129-140.
 Усиление альфвеновских волн в результате параметрического квазирезонансного взаимодействия с магнитоакустическими волнами в тепловыделяющей изоэнтропически неустойчивой плазме | Изв. вузов. Физика. 2019. № 2.

Усиление альфвеновских волн в результате параметрического квазирезонансного взаимодействия с магнитоакустическими волнами в тепловыделяющей изоэнтропически неустойчивой плазме | Изв. вузов. Физика. 2019. № 2.