外磁场中天体等离子体浅水磁流体动力学的参数不稳定性

本快报讨论天体等离子体薄层的旋转磁流体动力学（MHD）。为描述垂直外磁场中具有自由表面的薄等离子体层，我们采用浅水近似。与中性流体及环向磁场中的等离子体层相比，垂直磁场的存在从根本上改变了天体等离子体中的波过程动力学。在当前情况下存在三波非线性相互作用。利用渐近多尺度方法，我们推导了非线性波包相互作用方程：三个磁庞加莱波相互作用、三个磁流体静力波相互作用、两个磁庞加莱波与一个磁流体静力波相互作用，以及两个磁流体静力波与一个磁庞加莱波相互作用。预测了衰减不稳定性与参数放大的存在。我们发现了如下四类衰减不稳定性：磁庞加莱波衰变为两个磁庞加莱波，磁流体静力波衰变为两个磁流体静力波，磁庞加莱波衰变为一个磁庞加莱波和一个磁流体静力波，磁流体静力波衰变为一个磁流体静力波和一个磁庞加莱波。同时还发现以下参数放大机制：磁庞加莱波的参数放大、磁流体静力波的参数放大、磁庞加莱波在磁流体静力波存在下的放大，以及磁流体静力波在磁庞加莱波存在下的放大。分别给出了不稳定性增长率与参数放大因子。