<< 2.4. Эффект N 3: отражение | Оглавление | 3. Заключение >>
2.5. Эффект N 4: затухание из-за трения между
компонентами плазмы
Учтем теперь диссипацию - необратимый переход энергии
упорядоченных процессов в тепло. Из-за нее волны затухают
(уменьшаются в амплитуде) безвозвратно, а не так, как в случае
преодоления (рис. 3) более плотного участка среды.
Основным диссипативным процессом для АВ в ПЗО является трение
между различными компонентами плазмы: ионами, электронами,
нейтралами и пылинками. А вязкость - трение соседних слоев одной
компоненты плазмы - несущественна.
Расчеты показывают (например, [6]), что судьба АВ в ПЗО зависит преимущественно от трения между ионами и нейтралами. Вспомним папуасика с резиновыми бусами: резинки - аналог магнитного поля, бусинки на резинках - аналог ионов, а вода - это аналог нейтральной компоненты плазмы. Из-за трения бусинок о воду, последняя тоже колышется, но одновременно волны на бусах затухают.
В ПЗО степень ионизации не превышает 
, ионов очень мало.
Но если их тащить (например, с помощью магнитного натяжения, как в
АВ) очень долго сквозь нейтралы, то последние тоже разгонятся.
Этот эффект описывается таким важным параметром, как магнитное
число Рейнольдса:
где
и 
- характерные масштаб и скорость течения;
- магнитная вязкость; 
-
проводимость плазмы. При низкой степени ионизации (слабая
проводимость), но больших масштабах, 
может быть достаточно
велико, и нейтральная компонента плазмы посредством ионов сцеплена
с магнитным полем.
Для самых длинных АВ, способных уложиться внутри ПЗО,
. Такие волны затухают, но не катастрофически.
Однако волны с длиной порядка десятых или сотых от размера ПЗО
имеют
и не могут распространяться. В таких волнах
ионам не удается разогнать нейтралы, поэтому разность скоростей
ионов и нейтралов очень велика, а значит велика и сила трения
между ними. Энергия этих АВ быстро уходит в тепло (проверьте -
потрите ладошки).
Количественное описание диссипативных МГД-процессов в слабо ионизованной плазме обычно проводят с помощью диффузионного приближения, разработанного Каулингом (см. [5]). В этом приближении учет трения ионов с нейтралами приводит к следующей добавке к правой части уравнения (3):
rot
rot
где
- коэффициент трения
между ионами и нейтралами; 
и 
- их концентрации;
- приведенная масса;
- произведение
транспортного сечения на тепловую скорость, усредненное по
максвелловскому распределению, или так называемый коэффициент
замедления. Температура в ПЗО много меньше
эВ, поэтому
ионы (в основном C
, Mg, HCO) рассеиваются на
нейтралах (в основном H, H
, He) преимущественно за счет
взаимодействия с дипольным моментом последних. В этом случае
коэффициент
не зависит от температуры и равен
см
с
.
Несмотря на страшный вид, слагаемое (14) сильно упрощается в одномерных случаях и поэтому может быть включено даже в аналитические модели. На рис. 4 показаны примеры эволюции магнитных флуктуаций в однородно коллапсирующем слое из модели [11]. Видно, что при учете трения ионов с нейтралами амплитуда волн может как расти, так и падать в зависимости от начальных условий и конкуренции процессов ионизации и рекомбинации.
 |
Рис. 4.
Эволюция |
-компоненты пульсаций
магнитного поля при различных начальных условиях и
зависимостях степени ионизации от плотности в случае
<< 2.4. Эффект N 3: отражение | Оглавление | 3. Заключение >>
|
Публикации с ключевыми словами:
МГД - альвеновские волны - Плазма
Публикации со словами: МГД - альвеновские волны - Плазма | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
