
تعداد نشریات | 162 |
تعداد شمارهها | 6,692 |
تعداد مقالات | 72,237 |
تعداد مشاهده مقاله | 129,207,994 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 102,036,310 |
امواج سالیتونی غبار-صوتی در پلاسماهای غباری فضایی با توزیع غیرتعادلی | ||
فیزیک زمین و فضا | ||
مقاله 12، دوره 46، شماره 2، مرداد 1399، صفحه 377-394 اصل مقاله (747.37 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jesphys.2020.295062.1007183 | ||
نویسندگان | ||
احسان صابریان* 1؛ رسول خوشه شاهی2 | ||
1استادیار، گروه فیزیک، دانشکد علوم پایه، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران | ||
2دانشآموخته کارشناسی ارشد، گروه فیزیک، دانشکد علوم پایه، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران | ||
چکیده | ||
در این مقاله، با بهکارگیری جدیدترین یافتهها در مدل توزیع کاپا برای پلاسماهای فضایی غیرتعادلی، امواج غبار-صوتی در یک پلاسمای غباری شامل ذرات سنگین غبار با بار منفی و توزیعی از الکترونها و پوزیترونهای فوقگرمایی مطالعه شدهاند. توزیع سرعتها در این مدل توسط یک شاخص طیفی ناوردا ( ) که مستقل از تعداد درجاتآزادی سیستم است، و پارامتر که معرف تعداد درجاتآزادی سیستم است، برچسب زده میشود. در تحلیل خطی، رابطه پاشندگی امواج غبار-صوتی مطالعه شده است و در آنجا یک سرعت صوت تعمیمیافته وابسته به متغیرهای مسأله و دربرگیرنده حالتهای تعادلی و غیرتعادلی محاسبه شده است. در تحلیل غیرخطی و با بهکار گیری سرعت صوت بهدست آمده، امواج غبار-صوتی سالیتونی با استخراج یک معادله انتگرال انرژی و تحلیل آن مطالعه شدهاند. شرایط تشکیل چاهپتانسیل برای انتشار امواج سالیتونی غبار-صوتی، محدوده مجاز دقیق عدد ماخ و نقش پارامترهای سرعت سالیتون، شاخص طیفی و درجاتآزادی وابسته به پتانسیل اختلالی ( ) در انتشار امواج سالیتونی غبار-صوتی بهصورت پارامتری و عددی بررسی شدهاند. نشان دادیم که آستانه عدد ماخ به شاخص آدیاباتیک ذرات با توزیع کاپا ارتباط دارد. بهعلاوه، وقوع سالیتونهای غبار-صوتی با پلاریته منفی امکانپذیر است. حالتهای نزدیک و دور از تعادلگرمایی مطالعه شدهاند و نتیجه شده است که در نواحی دور از تعادلگرمایی، امکان وقوع سالیتونهای زیرصوتی وجود دارد و در آن نواحی امواج غبار-صوتی سالیتونی با دامنه و شیب پالس بیشتر منتشر میشوند. | ||
کلیدواژهها | ||
موج غبار-صوتی؛ پلاسمای فضایی؛ شاخص کاپای ناوردا؛ درجاتآزادی اختلالی؛ سالیتون | ||
مراجع | ||
Adnan, M., Mahmood, S. and Qamar, A., 2014, Small amplitude ion acoustic solitons in a weakly magnetized plasma with anisotropic ion pressure and kappa distributed electrons, Advances in Space Research, 53, 845-852. Baluku, T. K. and Hellberg, M. A., 2012, Ion acoustic solitons in a plasma with two-temperature kappa-distributed electrons, Phys. Plasmas, 19, 012106. Baluku, T. K., Hellberg, M. A. and Mace, R. L., 2011, Electron acoustic waves in double‐kappa plasmas: Application to Saturn's magnetosphere, J. Geophys. Res., 116, A04227. Chen, F. F., 2016, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, 3rd ed., Springer. Daniel, J. and Tajima, T., 1998, Outbursts from a black hole via alfvén wave to electromagnetic wave mode conversion, Astrophys. J., 498, 296. Davidson, R.C., 1972, Methods in nonlinear plasma theory, Academic Press. Dialynas, K., Roussos, E., Regoli, L., Paranicas, C.P., Krimigis, S.M., Kane, M., Mitchell, D.G., Hamilton, D.C., Krupp, N. and Carbary, J.F., 2018, Energetic Ion Moments and Polytropic Index in Saturn’s Magnetosphere using Cassini/MIMI Measurements: A Simple Model Based on κ‐Distribution Functions, J. Geophys. Res: Space Phys., 123, 8066. Dubinov, A. E., 2009, On a Widespread Inaccuracy in Defining the Mach Number of Solitons in a Plasma, Plasma Phys. Rep., 35, 991. El-Awady, E. I., El-Tantawy, S.A., Moslem, W.M., and Shukla, P.K., 2010, Electron–positron–ion plasma with kappa distribution: Ion acoustic soliton propagation, Phys. Letters A, 374, 3216 – 3219. Feldman, W. C., Asbridge, J. R., Bame, S. J., Montgomery, M. D. and Gary, S. P., 1975, Solar wind electrons, J. Geophys. Res., 80, 4181. Gibbons, G. W., Hawking, S. W. and Siklos, S., 1983, The Very Early Universe, Cambridge University Press, Cambridge, UK. Goldreich, P. and Julian, W. H., 1969, Pulsar Electrodynamics, Astrophys. J., 157, 869. Grandi, S. and Molendi, S., 2002, Temperature Profiles of Nearby Clusters of Galaxies, Astrophys. J., 567, 163. Kim, S. H. and Merlino, R. 2007, Electron attachment to C7F14 and SF6 in a thermally ionized potassium plasma, Phys. Rev. E. 76, 035401(R). Livadiotis, G., 2017, Kappa distributions: Theory and applications in Plasmas, Elsevier. Livadiotis, G. and McComas, D. J., 2011, Invariant Kappa Distribution in Space Plasmas Out of Equilibrium, Astrophys. J., 741, 88. Livadiotis, G., 2019, On the Origin of Polytropic Behavior in Space and Astrophysical Plasmas, Astrophys. J., 874, 10. Maksimovic, M., Pierrard, V. and Riley, P., 1997, Ulysses electron distributions fitted with Kappa functions, Geophys. Res. Lett., 24, 1151. Mamun, A. A., 1997, Effects of ion temperature on electrostatic solitary structures in nonthermal plasmas, Phys. Rev. E, 55, 1852-1857. Mamun, A. and Shukla, P. K., 2002, The role of dust charge fluctuations on nonlinear dust ion-acoustic waves, IEEE Transactions on Plasma Science, 30, 720-724. Max, C. and Perkins, F.W., 1972, Instability of a Relativistically Strong Electromagnetic Wave of Circular Polarization, Phys. Rev. Lett. 29, 1731. Mendis, D. A. and Rosenberg, M., Analysis of Nonlinear Dust-Acoustic Shock Waves in an Unmagnetized Dusty Plasma with q-Nonextensive Electrons Where Dust Is Arbitrarily Charged Fluid, 1994, Anu. Rev. Astron. Astrophys, 32, 419. Michael, M., Willington, N. T., Jayakumar, N., Sebastian, S., Sreekala, G. and Venugopal, C., 2016, J. Theor. Appl. Phys., 10, 289. Miller, H. R. and Witta, P. J., 1987, Active galactic nuclei, Springer-Verlag, Berlin, Germany. Mishra, K. and Chhabra, R. S., 1996, Ion‐acoustic compressive and rarefactive solitons in a warm multicomponent plasma with negative ions, Phys. Plasmas. 3, 4446. Nasim, M. H., Mirza, A. M., Qaisar, M. S. and Murtaz, G., 1998, Energy loss of charged projectiles in dusty plasmas, Phys. Plasmas, 5, 3581. Nicolaou, G., Livadiotis, G. and Moussas, X., 2014, Long-Term Variability of the Polytropic Index of Solar Wind Protons at 1 AU, Soalr Phys., 289, 1371. Northrop, T. G., 1992, Dusty Plasmas, Physica Scripta, 45, 475. Oohara, W. and Hatakeyama, R., 2003, Pair-Ion Plasma Generation using Fullerenes, Phys. Rev. Lett., 91, 205005. Oohara, W., Date, D. and Hatakeyama, R., 2005, Electrostatic Waves in a Paired Fullerene-Ion Plasma, Phys. Rev. Lett. 95, 175003. Orsoz, J. R., Remillard, R. A., Bailyn, C. D. and McClin-tock, J. E., 1997, An Optical Precursor to the Recent X-Ray Outburst of the Black Hole Binary GRO J1655-40, Astrophys. J., 478, L83 Pierrard, V. and Lazar, M., 2010, Kappa Distributions: Theory and Applications in Space Plasmas, Sol Phys., 267, 153-174. Pilipp, W. G., Miggenrieder, H., Montgomery, M.D., Mühlhäuser, K.H., Rosenbauer, H. and Schwenn, R., 1987, Characteristics of electron velocity distribution functions in the solar wind derived from the Helios Plasma Experiment, J. Geophys. Res., 92, 1075. Prasad, S. K., Raes, J. O., Van Doorsselaere, T., Magyar, N. and Jess, D. B., 2018, The Polytropic Index of Solar Coronal Plasma in Sunspot Fan Loops and Its Temperature Dependenc, Astrophys. J, 868, 149. Rao, N. N., Shukla, P. K. and Yu, M. Y., 1990, dust-acoustic waves in dusty plasmas, Planetary and Space Science, 38, 543-546. Saberian, E., Esfandyari-Kalejahi, A., Afsari-Ghazi, M. and Rastakar-Ebrahimzadeh, A., 2013, Propagation of ion-acoustic solitons in an electron beam-superthermal plasma system with finite ion-temperature: Linear and fully nonlinear investigation, Phys. Plasmas, 20, 032307. Saberian, E., Esfandyari-Kalejahi, A. and Afsari-Ghazi, M, 2017, Nonlinear Dust-Acoustic Structures in Space Plasmas with Superthermal Electrons, Positrons and Ions, Plasma Phys. Rep., 43, 83-93. Saberian, E., 2019a, The Generalized Ion-sound Speed in Space and Astrophysical Plasmas, Astrophys. J., 887, 121. Saberian, E., 2019b, Ion-acoustic Solitons in Solar Winds Plasma Out of Thermal Equilibrium, J. Earth and Space Phys., 45, 235-246. Saini, N. S., Kourakis, I. and Hellberg, M. A., 2009, Arbitrary amplitude ion-acoustic solitary excitations in the presence of excess superthermal electrons, Phys. Plasmas, 16, 062903. Sauer, K., Dubinin, E., Baumgärte, K. and Tarasov, V., 1998, Low-frequency electromagnetic waves and instabilities within the Martian bi-ion plasma, Earth Planets and Space. 50, 269. Shah, A. and Saeed, R., 2011, Nonlinear Korteweg–de Vries–Burger equation for ion-acoustic shock waves in the presence of kappa distributed electrons and positrons, Plasma Physics and Controlled Fusion, 53, 095006. Shukla, P. K. and Marklund, M., 2004, Dust acoustic wave in a strongly magnetized pair-dust plasma, Physica Scripta, 36, T113. Sultana, S., Kourakis, I., Saini, N. S. and Hellberg, M. A., 2010, Oblique electrostatic excitations in a magnetized plasma in the presence of excess superthermal electrons, Phys. Plasmas, 17, 032310. Tajima, T. and Shibata, K., 1997, Plasma Astrophysics, Addison-Wesley. Tandberg-Hansen, E. and Emslie, A. G., 1988, The physics of solar flares, Cambridge University Press, Cambridge, UK. Vasyliunas, V. M., 1968, A survey of low‐energy electrons in the evening sector of the magnetosphere with OGO 1 and OGO 3, J. Geophys. Res., 73, 2839-2884. Verheest, F., Hellberg, M. A. and Lakhina, G. S., 2007, Necessary conditions for the generation of acoustic solitons in magnetospheric and space plasmas with hot ions, Astrophys. Space Sci. Transactions, 3, 15-20. Wang, T., Ofman, L., Sun, X., Provornikova, E. and Davila, J. M., 2015, Evidence of thermal conduction suppression in a solar flaring loop by coronal seismology of slow-mode waves, Astrophys. J. Lett., 811, L13. Wardle, J. F. C., Homan, D. C., Ojha, R. and Roberts, D. H., 1998, Electron–positron jets associated with the quasar 3C279, Nature 395, 457. Whipple, E. C.,1981, Potentials of surfaces in space, Rep. Progr. Physics, 44, 1197. Winterhalter, D., Kivelson, M. G., Walker, R. J. and Russell, C. T., 1984, The MHD Rankine-Hugoniot jump conditions and the terrestrial bow shock: A statistical comparison, Advances in Space Res., 4, 287. Zouganelis, I., 2008, Measuring suprathermal electron parameters in space plasmas: Implementation of the quasi-thermal noise spectroscopy with kappa distributions using in situ Ulysses/URAP radio measurements in the solar wind, J. Geophys. Res., 113, A08111. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,272 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 900 |