X 线附近快磁声波行为的 3D WKB 解

我们研究了在由两个磁偶极子产生的 3D 磁场中快磁声波的传播。该磁拓扑包含一个 X 线。我们旨在为整体理解非均匀介质中的 MHD 波传播做出贡献，特别是围绕 X 线的传播。我们在理想和冷等离子体假设下研究了线性化的 3D MHD 方程。在研究过程中，我们利用了 WKB 近似和 Charpit 方法。研究发现，快磁声波的行为完全由局部的、非均匀的平衡 Alfv\'en 速度剖面决定。波的所有部分在传播过程中都会经历折射，其中折射效应的大小取决于单个波元在非均匀磁场中的位置。Alfv\'en 速度恒为零的 X 线充当了折射效应的焦点。波的行为主要有两种类型：部分波要么被 X 线捕获，要么逃逸出系统，并且在 X 线周围存在一个区分这两种行为的关键起始区域。对于所研究的设置，发现 $15.5\%$ 的快波能量被 X 线捕获。我们得出结论，线性的 $\beta=0$ 快磁声波可以沿 X 线积累，因此这些将是快波能量沉积的特定位置，从而产生优先加热。本工作强调了理解系统磁拓扑的重要性。我们还演示了本文所述的 3D WKB 技术如何应用于其他磁构型。