太阳色球层中因离子-中性粒子碰撞导致的过阻尼阿尔文波
太阳与恒星天体物理
2014-12-24 v1
摘要
阿尔文波在太阳大气中无处不在，其耗散可能在大气加热中起重要作用。在部分电离的太阳色球层中，离子与中性粒子之间的碰撞是频率接近离子-中性粒子碰撞频率的阿尔文波的一种有效耗散机制。碰撞频率正比于动量传递的离子-中性粒子碰撞截面。在此，我们在一个简化的色球层模型中研究了阿尔文波阻尼随高度的变化，并比较了两组碰撞截面下的结果，即经典的硬球模型截面和基于近期量子力学计算的截面。我们发现两组截面下的结果存在重要差异。存在一个临界波长区间，在该区间内，脉冲激发的阿尔文波因强烈的离子-中性粒子耗散而处于过阻尼状态。对于硬球截面，临界波长范围在 1 km 到 50 km 之间；对于量子力学截面，则在 1 m 到 1 km 之间。等价地，对于周期性驱动的阿尔文波，存在一个使阻尼最有效的最佳频率。对于硬球截面，最佳频率在 1 Hz 到 10^2 Hz 之间变化；对于量子力学截面，则在 10^2 Hz 到 10^4 Hz 之间变化。未来具有足够高空间或时间分辨率的观测可能会揭示高频阿尔文波对色球层加热的重要性。例如，阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）或许能够探测到这些临界波长和最佳频率，从而检验色球层等离子体中的有效碰撞截面。
引用
@article{arxiv.1411.5887,
title = {Overdamped Alfven waves due to ion-neutral collisions in the solar chromosphere},
author = {R. Soler and J. L. Ballester and T. V. Zaqarashvili},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.5887},
year = {2014}
}
备注
Accepted for publication in A&A