Fale magnetohydrodynamiczne

Z Wikipedii

Fale magnetohydrodynamiczne (fale MHD) to zjawiska falowe zachodzące w płynie przewodzącym prąd elektryczny w obecności pola magnetycznego. Fale MHD obserwuje się dla wielu obiektów astrofizycznych, w których funkcję ośrodka przewodzącego spełnia plazma, takich jak: korona i wiatr słoneczny, magnetosfery i jonosfery planet, warkocze kometarne. Pełna fizyka fal MHD nie jest prosta ani w pełni poznana ze względu na różnorodność zjawisk transportu, w tym efektów nieliniowych.

W falach MHD można wyróżnić 3 podstawowe rodzaje:

Schemat ilustrujący 3 rodzaje fal MHD, od góry: zwykła fala dźwiękowa, fala Alfvena i fala magnetodźwiękowa. Dwie wyższe rozchodzą się poziomo, wzdłuż linii pola, a dolna w pionie, w poprzek linii pola.

• falę dźwiękową, która porusza się wzdłuż linii pola magnetycznego i nie wywołuje zmian tego pola (w tym przypadku wpływ pola magnetycznego jest pomijalny); jej prędkość jest równa prędkości dźwięku.
• falę Alfvena, która jest falą poprzeczną, propagującą się wzdłuż linii pola magnetycznego; w tym rodzaju fali w istocie drgają linie pola magnetycznego, przy braku zmian ciśnienia płynu, który jest jedynie źródłem bezwładności w oscylacjach fali; fala ta porusza się z prędkością Alfvena.
• falę magnetodźwiękową, która propaguje się w poprzek linii pola; w tym rodzaju fali za oscylacje odpowiedzialne są zarówno zmiany ciśnienia w płynie, jak i ciśnienia pola magnetycznego.

Fala magnetodźwiekowa rozchodzi się z prędkością większą niż prędkość Alfvena:

,

gdzie v_s jest prędkością dźwięku, v_A to prędkość Alfvena, a c jest prędkością światła w próżni. O ile tylko prędkość Alfvena nie jest porównywalna z prędkością światła wzór ten upraszcza się do postaci . Ze względu na różnice w prędkości rozchodzenia się fali Alfvena i magnetodźwiękowej określa się je często jako wolną i szybką falę MHD.

Przy ograniczonym przewodnictwie elektrycznym lub lepkości ośrodka fale MHD ulegają wygaszaniu. Ich energia jest przetwarzana na ciepło ośrodka poprzez lepkość lub tłumienie generowanych w niej prądów elektrycznych.