Cтраница 2
В холодной плазме, у которой газовым давлением можно пренебречь в сравнении с магнитным, существует два типа волн. Эти волны принято называть обыкновенными и необыкновенными. При распространении вдоль магнитного поля обыкновенная и необыкновенная волны были магнитогидродинамическими волнами с разными направлениями круговой поляризации. Иногда магнитогидродинамическими, или альфвеновскими, называют только волны с низкими частотами, у которых нет дисперсии, а обыкновенную и необыкновенную волны считают электромагнитными. Однако следует иметь в виду, что эти волны непрерывно переходят друг в друга. [16]
Из равновесия плазма выводится действием на нее электрического поля, направленного параллельно нулевой линии. Это поле вызывает движение плазмы в плоскости ( х, у) с ускорением поперек силовых линий, в результате чего образуется узкая вытянутая вдоль оси х область с сильным электрическим током, называемая токовым слоем. Он имеет двумерную конфигурацию - к концам его основной плоской части примыкают четыре отростка, имеющие характер медленных магнитогидродинамических волн. [17]
Альвена Космическая электродинамика завоевала широкую известность как классическое изложение основ магнитогидродинамики. В 1963 г. в Англии вышло 2 - е переработанное и дополненное издание книги, а в 1965 г. - третье издание. Книга, включает вывод основных уравнений, метод ведущего центра для расчета движения заряда в магнитном поле, а также теорию магнитогидродинамических волн. Новое издание дополнено изложением вопросов генерации магнитного поля, а также теорией плазмы в магнитном поле с приложением к проблемам геофизики и управляемых термоядерных реакций. [18]
Положительный знак соответствует волнам, идущим в направлении внешнего поля, отрицательный - в обратном направлении. При заданном внешнем магнитном поле эта скорость зависит только от свойств среды - ее плотности и магнитной проницаемости - и не зависит ни от частоты, ни от амплитуды. Скорость распространения магнитогидро-динамической волны весьма мала по сравнению со скоростью распространения электромагнитной волны. Так, например, при Ва - 1 тл, ц ц0 4л10 - 7 гн / м и р 103 кг / м3 скорость распространения магнитогидродинамической волны составляет всего лишь а - 28 2 м / сек. [19]
Для вывода уравнений (9.40) - (9.45) из общей системы уравнений, рассмотренных в § 9.2, обычно используются соображения размерности. Рассмотрим магнитогидродинамические приближения для стационарного потока или статических равновесных состояний системы и для возмущенных состояний, например в виде распространяющихся в плазме волн, отдельно. В дальнейшем, мы будем часто использовать характерные для данной системы временные и пространственные масштабы. При рассмотрении равновесных состояний характерный линейный размер L обозначает расстояние, на котором заметно изменяются параметры - системы. Характерным отрезком времени для равновесных магнитогидродинамических состояний является величина порядка L / CQ, где С0 - некоторое среднее по пространственным координатам значение скорости плазмы. С другой стороны, для магнитогидродинамических волн в качестве временного масштаба выбирается 1 / со, где со - частота коле1 баний. Характерный линейный размер в этом случае равен Ilk, где k - волновой вектор. После этого с помощью простой замены L на Ilk, а С0 на со / и могут быть выписаны соответствующие условия для магнитогидродинамических волн. Отметим, что для волн существует дополнительное условие, связанное с требованием малости затухания Ландау. Выразим в этих условиях величину со / и через физические параметры задачи. [20]
К сожалению, для таких частот описание эффекта столкновений как тормозящей силы уже становится неприменимым, процесс здесь протекает более сложно. При частотах, значительно больших частоты столкновений, имеет место другое явление. Электроны и ионы, ускоряясь электрическим полем в противоположных направлениях, стремятся разделиться. При разделении зарядов появляются сильные электростатические поля, стремящиеся сблизить заряды, и возникают колебания плотности заряда. Эти высокочастотные колебания называются плазменными колебаниями. Они существенно отличаются от низкочастотных колебаний, связанных с перемещениями жидкости или газа, не сопровождающимися разделением зарядов. Низкочастотные колебания называются магнитогидродинамическими волнами. [21]
Для вывода уравнений (9.40) - (9.45) из общей системы уравнений, рассмотренных в § 9.2, обычно используются соображения размерности. Рассмотрим магнитогидродинамические приближения для стационарного потока или статических равновесных состояний системы и для возмущенных состояний, например в виде распространяющихся в плазме волн, отдельно. В дальнейшем, мы будем часто использовать характерные для данной системы временные и пространственные масштабы. При рассмотрении равновесных состояний характерный линейный размер L обозначает расстояние, на котором заметно изменяются параметры - системы. Характерным отрезком времени для равновесных магнитогидродинамических состояний является величина порядка L / CQ, где С0 - некоторое среднее по пространственным координатам значение скорости плазмы. С другой стороны, для магнитогидродинамических волн в качестве временного масштаба выбирается 1 / со, где со - частота коле1 баний. Характерный линейный размер в этом случае равен Ilk, где k - волновой вектор. После этого с помощью простой замены L на Ilk, а С0 на со / и могут быть выписаны соответствующие условия для магнитогидродинамических волн. Отметим, что для волн существует дополнительное условие, связанное с требованием малости затухания Ландау. Выразим в этих условиях величину со / и через физические параметры задачи. [22]