Ondas magnetosónicas

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Las ondas magnetoacústicas (también simplemente sonido magnético ) son ondas longitudinales de baja frecuencia en un plasma ubicado en un campo magnético externo constante .

En presencia de un campo magnético externo en un plasma , es posible la existencia de siete tipos de ondas de baja frecuencia (o magnetohidrodinámicas): dos ondas de Alfven , dos ondas magnetosónicas rápidas, dos ondas magnetosónicas lentas y una onda de entropía.

Características de las ondas magnetosónicas

Las velocidades de las ondas magnetosónicas dependen de la frecuencia y la longitud de onda, y del ángulo de propagación con respecto a la dirección del campo magnético externo. La velocidad de fase de las ondas magnetosónicas rápidas es igual a , lento - , donde el signo depende de la dirección de propagación ("más" se refiere a la dirección a lo largo de la dirección del campo magnético, "menos" - en contra), y la magnitud es determinada por la expresión: $v_{ph} = \pm v_{+}$ $v_{ph} = \pm v_{-}$ $v_{\pm}$

v_{\pm}^2 = \frac{1}{2}\left(v_A^2 + v_s^2 \pm \sqrt{\left(v_A^2 + v_s^2\right)^2 - 4v_A^2v_s ^2\cos^2\vartheta}\right)

dónde

v_A = \frac{B}{\sqrt{4\pi\rho}}

es la velocidad de Alfven (aquí B es el valor de la inducción magnética del campo externo, es la densidad del plasma );

\rho

v_s = \sqrt{\left(\frac{dp}{d\rho}\right)_S}

es la velocidad del sonido (aquí p es la presión interna en el plasma, y la derivada se toma a una entropía constante S ).

\vartheta

es el ángulo entre la dirección de propagación de la onda magnetosónica y la dirección del vector del campo magnético externo.

En las ondas magnetosónicas, las perturbaciones de la velocidad del plasma en direcciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda y el campo magnético son iguales a cero, es decir, estas ondas tienen polarización plana . Además, el sonido magnético es una onda isoentrópica.

Atenuación de ondas magnetosónicas

Si hay pérdidas en el plasma asociadas a la colisión de partículas , es decir, a la viscosidad , las ondas magnetosónicas se amortiguan. En el caso general, la forma del coeficiente de atenuación es bastante complicada, sin embargo, en el caso de un campo magnético fuerte, tiene la forma: $v_s\ll v_A$

para una onda magnetosónica rápida: $k = \frac{\omega^2\nu_m}{2v_A^2}$
para una onda magnetosónica lenta: $k = \frac{\omega^2\nu_m\sin^2\vartheta}{2v_A^2v_s\left|\cos\vartheta\right|^3}$

Aquí hemos introducido la notación

\nu_m = \frac{c^2}{4\pi\sigma}

es la viscosidad magnética ( es la conductividad eléctrica del plasma)

\sigma

Literatura

§ 2.1. Ondas magnetoacústicas y de Alfven // Electrodinámica de plasma / AI Akhiezer . - 2ª ed., revisada.. - M. : Nauka, 1974. - S. 58-74. — 720 s. - 5000 copias.

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