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双等离子体中对撞无碰撞激波密度跳跃随磁场的变化关系

等离子体物理 2022-07-20 v1 高能天体物理现象 太阳与恒星天体物理

摘要

无碰撞激波的性质(如密度跳跃)通常从磁流体力学(MHD)导出,其中假设了各向同性压强。然而,在无碰撞等离子体中,外磁场可维持稳定的各向异性。在\cite{BretJPP2018}中,我们设计了一个描述等离子体穿过激波前沿的动力学演化的模型,从而能根据上游参数自洽地计算下游各向异性,进而得到密度跳跃。该模型处理的是平行激波情形,即磁场在上游和下游均垂直于激波前沿。而MHD也允许一类激波解,即所谓的switch-on解,其中磁场仅在上游垂直于激波前沿。本文旨在将该模型应用于这些switch-on激波。虽然MHD在有限范围的阿尔文马赫数内仅给出一个switch-on解,我们的模型在略有差异的阿尔文马赫数范围内给出两类解。这两类解很可能是我们模型中MHD中间激波和快激波的结果。在平行情形下中间激波与快激波在MHD中合并,而在我们的模型中并不合并。为简洁起见,该形式体系限于双等离子体中上游为冷的上游非相对论性激波。

关键词

引用

@article{arxiv.2206.06989,
  title  = {Density jump as a function of magnetic field for switch-on collisionless shocks in pair plasmas},
  author = {Antoine Bret and Ramesh Narayan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2206.06989},
  year   = {2022}
}

备注

18 pages. 6 figures. To appear in Journal of Plasma Physics