Ионный звук

Cтраница 3

Так плазменная частота, характеризующая пылевой компонент, за счет большой массы пылевых частиц на много порядков меньше ионной плазменной частоты. Это приводит к возникновению новой ветви колебаний - пылевому звуку, где пыль выступает как инерционный компонент, подобно тому, как в ионном звуке - ионы являются инерционным компонентом. В силу низкой частоты ( обычно 10 - 100 Гц) эти колебания особенно привлекательны с экспериментальной точки зрения. [31]

Хотя турбулентный нагрев, особенно бесстол кнови-тельный ( из-за затухания Ландау), также важен во многих задачах плазменной астрофизики, все же наибольший интерес представляет процесс стохастического ускорения быстрых частиц. Наиболее эффективны при этом ленг-мюровские плазмоны. Ионный звук, вистлеры и другие низкочастотные волны в некоторых условиях тоже могут оказать заметное действие, например как инжекторы частиц в механизме ускорения продольными плазмонами. Ионнозвуковые волны могут оказаться эффективными для ускорения тяжелых многозарядных ионов. Вистлеры из-за особенностей своей поляризации увеличивают главным образом поперечную по отношению к магнитному полю энергию частиц, помогая им удерживаться в магнитных ловушках. [32]

Колебания в плазме. [33]

Электроны, обладая большими скоростями, адиабатически приспосабливаются к перемещениям ионов и поэтому влияют на их движение. По этой причине частота ионного звука зависит от параметров электронной компоненты плазмы. [34]

При более высоких значениях амплитуды волны потенциал в центре волны становится слишком большим, так что ионы отражаются от горба волны. В результате волна опрокидывается и движение ионов распадается на отдельные потоки. Таким образом, рассматриваемое волновое движение для ионного звука, распространяющееся с единой скоростью, существует при ограниченных значениях амплитуды волны и скорости ее распространения. [35]

Таким образом, при достаточно холодных или многозарядных ионах, но горячих электронах в широком интервале длин волн ионная ветвь имеет чисто электростатический характер. В этом интервале ионы колеблются с постоянной электростатической частотой. Но при выходе из него как в сторону длинных, так и в сторону коротких волн электростатические колебания ионов переходят в ионный звук. [36]

Присутствие большого числа нейтральных частиц в слабоионизов. Если степень ионизации плазмы не очень мала, то осн. В частности, в положит, столбе дугового разряда низкого давления, где степень ионизации плазмы доходит до процентов, присутствуют как плазменные колебания, так и ионный звук. Возникновение плазменных неустойчн-востей приводит, в свою очередь, к осцилляции разрядного тока. [37]

Объяснение этого явления состоит в следующем. Электрическое поле Е Ed вызывает движения электронов и ионов в разные стороны - дрейф. Скорость дрейфа и ( определим ее ниже) является функцией напряженности электрического поля: с увеличением Е растет и и. Когда скорость дрейфа оказывается больше скорости ионного звука vs, то становится возможным черепковское возбуждение ионнозвуковых волн. [38]

Если учесть газовое давление, то число возможных типов волн возрастает и свойства их усложняются. Магнитный звук превращается в ускоренную звуковую волну, и ограничение нижней гибридной частотой снимается. Плазменные колебания, которые в холодной плазме возможны на одной определенной плазменной частоте, превращаются в плазменные волны, имеющие конечную фазовую скорость распространения, зависящую от частоты. Кроме того, становятся возможными замедленные звуковые волны, переходящие в отсутствие магнитного поля в ионный звук. Наконец, тепловое движение вызывает явления специфического затухания, а иногда и раскачки колебаний, о чем речь будет ниже. [39]

Наличие флюктуации плотности понижает плотность тока независимо от направления и допускает существование электрических полей любых направлений. Последний эффект, возможно, приведет к высыпанию ускоренных электрическим полем Е0 ионов в областях, где предварительно ускоренные электроны будут создавать турбулизацию, замедляться и также высыпаться. Нужно иметь в виду, что могут сформироваться хвосты ионной функции распределения, приводящие к затуханию флюктуации ионов. Энергия этих хвостов зависит от нелинейной частоты ионных волн, соответствуя скоростям, превосходящим в несколько раз скорость ионного звука. Здесь следует остановиться на одной из последних работ, посвященных аномальному сопротивлению, - работе Кивамото и соавт. [40]

Видеоизображение продольных волн плотности пылевых частиц.| Вид функции р. х, у, Д1, по оси абсцисс отложено количество обработанных кадров. [41]

В плазме в отсутствие внешнего магнитного поля могут существовать три ветви колебаний: поперечные - электромагнитные, и продольные ленгмюровские и ионно-звуковые. Наличие в плазме макрочастиц не только изменяет зарядовый состав плазмы, но и приводит к появлению новых временных и пространственных масштабов в системе. Тем самым следует ожидать модификации существующих продольных плазменных мод, а также к появлению новых и изменению дисперсионных соотношений. Наряду с характеризующими плазму электронной и ионной плазменными частотами, появляется плазменно-пылевая частота и возникает новая низкочастотная ветвь продольных колебаний - пылевой звук. Физическая природа пылевого звука аналогична ионному звуку в обычной плазме, только в данном случае инерционной компонентой являются не ионы, а пылевые частицы. [42]

Как следует из последнего выражения, вариации зарядов несколько уменьшают фазовую скорость пылевого звука, однако при типичных параметрах пылевой плазмы эффект не слишком велик. Вариации зарядов также дают вклад и в мнимую часть дисперсионного соотношения. Из (11.113) и выражения для Ф следует, что они приводят к затуханию колебаний. Однако следует иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, для самосогласованного определения мнимой части частоты 7 нужно учесть, по крайней мере, те столкновения, которые приводят к зарядке пылевых частиц. Во-вторых, в большинстве лабораторных установок основным эффектом, влияющим на мнимую часть дисперсионного соотношения, являются столкновения пылевых частиц ( ионов для высокочастотных мод типа ионного звука) с нейтральной компонентой. [43]

Страницы: 1 2 3