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等离子体中高频波的多流体方法 II:部分电离介质中的小振幅机制

太阳与恒星天体物理 2017-03-16 v1

摘要

等离子体中中性粒子的存在已被证明会极大地影响磁流体动力学波的性质。例如,离子与中性粒子通过动量传递碰撞引起的相互作用会导致 Alfvén 波的阻尼,并改变其振荡频率和相速度。当碰撞频率大于波的频率时,单流体磁流体动力学近似可以准确地描述部分电离的影响,因为不同物种之间存在强耦合。然而,在更高频率下,单流体模型不再适用,需要更复杂的方法。在此,我们使用包含三个电离成分和两个中性成分的五流体模型,该模型除了考虑不同物种之间碰撞引起的摩擦外,还考虑了 Hall 电流和 Ohm 扩散。我们将模型应用于由氢和氦组成的等离子体,并允许任意电离度。通过分析相应的色散关系和数值模拟,我们研究了小振幅扰动的性质。我们讨论了动量传递碰撞对离子回旋共振的影响,并比较了磁电阻率、离子-中性粒子和离子-离子碰撞在不同频率范围内对波阻尼的重要性。进行了对太阳大气部分电离等离子体的应用。

关键词

引用

@article{arxiv.1703.05093,
  title  = {Multi-fluid Approach to High-frequency Waves in Plasmas. II. Small-amplitude Regime in Partially Ionized Media},
  author = {David Martínez-Gómez and Roberto Soler and Jaume Terradas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1703.05093},
  year   = {2017}
}

备注

24 pages, 15 figures. Revised version published in The Astrophysical Journal