阿尔芬波
磁流体动力波
阿尔芬波又称“磁流体动力波”、“阿尔文波”。是磁化等离子体内沿磁场方向传播的特殊低频电磁波。
基本介绍
因瑞典物理学家阿尔芬首先提出而得名。存在于晶体、地球大气层及宇宙空间的等离子体内,对于许多等离子体现象有重要作用。
阿尔芬波是等离子体中的一种沿磁场方向传播的,这种波的频率远低于等离子体的回旋频率,是一种线偏振的低频横波。处在磁场中的导电流体在垂直于磁场的方向上受到局部扰动时,沿着磁感线方向的磁张力提供恢复力,就会激发阿尔文波。阿尔文波是由瑞典物理学家汉尼斯·阿尔文首先预言的,因此得名。后来隆德奎斯特(Lundquist)使用1特斯拉左右的磁场在水银中观察到了阿尔文波,列纳尔特(Lehnert)使用液态钠也证实了阿尔文波的存在。
性质
阿尔芬从电磁场理论出发,认为既然磁场在导电流体中引起的电磁应力等价于各向同性的压力,加上沿磁力线方向的张力,这样人们可以把磁力线描绘成犹如张力作用下的弹性弦。根据这一类比,阿尔芬于1942年提出:“弹拨”磁力线会产生沿磁力线方向传播的横波。我们知道,若流体是可压缩的,则扰动能以声波的形式自扰动源向外传播,流体的可压缩性是传播声波的必要条件。然而,对导电流体来说,即使是不可压缩的,还能产生横向的波向外传播,而不存在流体的宏观流动.这种波称为阿尔芬波。
色散关系为 。
相速度群速度均为 ,即等离子体的温度和压力都不影响波的传播速度。
有电场、磁场和电流扰动,密度和压力扰动为0。
这样的波称为斜阿尔文波。θ=0时是沿着磁感线的方向传播的,称为阿尔文波。此时阿尔文波的相速度为:
称为阿尔芬速度,其中μ0是等离子体磁导率,ρ0是离子的密度。在垂直于磁感线的方向上阿尔芬波不能传播。
参与过程
阿尔芬波是行星际空间广泛存在的一种主要的MHD波模,太阳风尤其是高速流的绝大多数扰动都存在明显的阿尔芬波特性。阿尔芬波对空间等离子体的许多物理过程,如日冕加热、太阳风加速、地磁扰动的形成等,都有着重要的贡献,因而引起学者们的广泛关注。
最新修订时间:2024-07-02 07:58
目录
概述
基本介绍
性质
参考资料