短波长扭转阿尔文波的非线性演化

我们分析充满低-$\beta$等离子体、周围为低密度等离子体的直磁通量管中扭转阿尔文波的非线性演化。此类磁管尤其可模拟日冕环或极羽的一段。波长取为与管半径相当。我们使用理想磁流体力学对波传播进行数值模拟。我们发现扭转波非线性地诱导出三类压缩流：以阿尔文速度传播的平行流，构成沿磁场的体等离子体运动；管波；以及与香肠型快磁声波模相关的径向横流。此外，非线性扭转波变陡且其传播速度增加。后一效应导致扭转波前的渐进畸变，即非线性相混合。由于扭转波振幅在管半径方向固有的非均匀性，非线性效应在波振幅较高区域更显著。它们在磁通量管轴线上始终不存在。在波振幅呈线性径向分布的情况下，非线性效应局限于靠近管边界的环状区域。因此，太阳和恒星日冕中由扭转阿尔文波驱动的平行压缩流在垂直方向上本质是非均匀的。波能量的额外耗散汇的存在降低了扭转阿尔文波中非线性平行级联的效率。