Альфвенівські хвилі

Альфве́нівські хви́лі ― електромагнітні хвилі поперечні, які поширюються в нейтральній плазмі в магнітному полі. Названі на честь Г. Альфвена, який у 1942 вперше розглянув хвильові коливання провідної магнетованої рідини.

Альфвенівські хвилі низькочастотні, тому що їхня частота не перевищує циклотронної частоти позитивно заряджених частинок плазми ― йонів (космічна та газорозрядна плазма) і дірок (плазма металів і напівпровідників). Для магнето-плазмових коливань із частотами та хвиль довжинами, значно більшими за радіуси кругового руху заряджених частинок в однорідному магнітному полі, рух позитивно та негативно заряджених частинок відбувається однаково, і плазма поводить себе як суцільна рідина або газ. За таких умов хвильові процеси можна досліджувати за допомогою рівнянь гідродинаміки.

Фізичний механізм утворення альфвенівських хвиль такий. У середовищі, яке добре проводить електричний струм, магнітні силові лінії нібито «уморожені» у нього й рухаються разом із матеріальними частинками. Унаслідок того, що індукція електромагнітна породжує струми, які перешкоджають будь-якій зміні магнітного потоку крізь будь-який замкнений матеріальний контур. Під час пересування якогось елемента середовища він не перетинатиме магнітних силових ліній. Силові лінії подібні до пружних ниток (струн), на які нанизано частинки середовища. Механізм коливань тут полягає в «згинанні» магнітних силових ліній разом з «приклеєною» до них плазмою. Під час цього силові лінії магнітного поля викривляються й викликають квазіпружні сили, які прагнуть випростати їх ― виникає специфічний хвильовий процес.

Альфвенівська хвиля має точний нелінійний розв’язок рівнянь магнітної гідродинаміки у вигляді пласкої хвилі довільної амплітуди, яка поширюється з альфвенівською швидкістю без спотворення профілю хвилі. Це зумовлює їхню значну роль у фізиці йоносфери та астрофізиці.

Вивчення умов поширення альфвенівської хвилі в плазмі відграє істотну роль із погляду як вивчення фундаментальних властивостей речовин, так і практичного застосування хвильових процесів, наприклад, для високочастотного нагрівання газорозрядної плазми та створення різноманітних твердотільних приладів надвисокочастотного випромінювання. У твердому тілі альфвенівські хвилі спостерігають у бісмуті (див. Вісмут), стибії (див. Сурма), індію стибіді InSb та в графіті.

Література

  1. Альфвен Г., Фельтхаммер К.-Г. Космическая электродинамика. Москва : Мир, 1967. 260 с.
  2. Электродинамика плазмы / Под ред. А. Ахиезера. Москва : Наука, 1974. 720 с.
  3. Платцман Ф., Вольф П. Волны и взаимодействия в плазме твердого тела. Москва : Мир, 1975. 440 с.
  4. Ландау Л., Лифшиц Е. Электродинамика сплошных сред. Москва : Наука, 1982. 622 с.
  5. Нелінійні альфвенівські хвилі та солітони у холодній плазмі // Український фізичний журнал. 2004. С. 236–247.
  6. Кришталь О., Герасименко С. Кінетичні альфвенівські хвилі у передспалаховій плазмі // Astronomische Nachrichten. 2005. № 326 (1). С. 52–60.
  7. Бережко Е. Введение в физику космоса. Москва : Физматлит, 2014. 264 с.

Автор ВУЕ

М. М. Білецький


Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Білецький М. М. Альфвенівські хвилі // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Альфвенівські хвилі (дата звернення: 2.07.2020).


Оприлюднено


Оприлюднено:
08.01.2020

Покликання на статтю

Опитування читачів ВУЕОпитування читачів ВУЕ