تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,532 |
تعداد مقالات | 70,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 124,101,653 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 97,208,253 |
انتشار موج یون صوتی ضربهای در پلاسما در حضور میدان مغناطیسی غیریکنواخت | ||
فیزیک زمین و فضا | ||
مقاله 10، دوره 49، شماره 3، آبان 1402، صفحه 699-706 اصل مقاله (893.75 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jesphys.2023.351271.1007471 | ||
نویسنده | ||
حمیدرضا پاکزاد* | ||
گروه فیزیک، واحد بجنورد، دانشگاه آزاد اسلامی، بجنورد، ایران. | ||
چکیده | ||
انتشار امواج غیرخطی از جمله امواج یون صوتی، الکترون صوتی، غبار صوتی و ... در شرایط مختلف تعادلی و غیرتعادلی موردمطالعه قرار گرفته است. در این میان، مطالعه و بررسی این امواج در پلاسمای مغناطیده بهدلیل تأثیر میدان مغناطیسی خارجی بر پلاسما با زوایای مختلف انتشار موج، از جذابیت زیادی برخوردار است. مطالعات گستردهای در مورد انتشار امواج صوتی در پلاسمای مغناطیده وجود دارد که نشان میدهد زمانی که شدت میدان مغناطیسی ثابت است، انتشار موج صوتی با نمایه سالیتونی و به شکل پایدار در پلاسما رخ میدهد. در واقع میدان مغناطیسی یکنواخت در نوسان ذرات پلاسمایی برای ایجاد مناطق رقیق و متراکم و نهایتاً انتشار موج دخالتی ندارد و به همین دلیل موج سالیتونی هارمونیک در پلاسما منتشر میشود. ما قبلاً با عواملی نظیر گرمایش، برخورد ذرات و ویسکوزیته که باعث اختلال در نوسان ذرات در پلاسما میشوند، آشنا شدهایم. در این شرایط انتشار موج صوتی به شکل سالیتونی نخواهد بود و موج ضربهای ظاهر میشود. از سوی دیگر میدانیم که در شرایط واقعی، میدان مغناطیسی حاکم بر پلاسمای آزمایشگاهی مانند توکامک و همچنین پلاسماهای اخترفیزیکی و فضایی به هیچ وجه یکنواخت نیست. بهعنوان یک مثال واقعی، شدت میدان مغناطیسی زمین از nT 30000 در عرضجغرافیایی 0 و طولجغرافیایی 60+ تا nT 45000 در عرضجغرافیایی 10 و طولجغرافیایی 90+ که در آن میدان مغناطیسی تقریباً افقی است، تغییر میکند. بنابراین مطالعه اثر میدان مغناطیسی غیریکنواخت جالب خواهد بود. برای این منظور، ما یک مدل پلاسمای مغناطیده یون-الکترون را در نظر گرفته و در حالیکه شدت میدان مغناطیسی در نقاط مختلف پلاسما یکسان نیست، رفتار موج یون صوتی را بهصورت عددی بررسی کردیم. از روش Runge-Kutta مرتبه دوم استفاده کرده و بهمنظور سهولت در محاسبات، جهت میدان مغناطیسی را ثابت فرض کردیم. از روش مذکور برای حل عددی معادلات اساسی موج یون صوتی استفاده کرده و نشان دادیم که رفتار پایدار موج سالیتونی در حضور میدان مغناطیسی غیریکنواخت دچار اختلال میشود و در این حالت موج بهصورت موج ضربهای انتشار مییابد. اکنون میتوان میدان مغناطیسی غیریکنواخت را بههمراه عواملی مانند ویسکوزیته، گرمایش و ... بهعنوان منبع جدید تولید موج ضربهای در پلاسما معرفی کرد. این موضوع با در نظر گرفتن خاصیت برخوردی و فرکانسهای ژیروسکوپی ذرات نیز قابل بررسی و مطالعه است. مطمئناً در این شرایط تأثیر میدان مغناطیسی غیریکنواخت میتواند متفاوت باشد. این چالش را همچنین میتوان برای سایر امواج صوتی در مدلهای دمایی و چگالی مختلف، پلاسماهای غیر حرارتی متنوع و سایر ویژگیها در پلاسماهای اخترفیزیکی و آزمایشگاهی دنبال کرد. | ||
کلیدواژهها | ||
امواج سالیتونی؛ موج ضربهای؛ روش اختلال کاهشی؛ میدان مغناطیسی غیریکنواخت | ||
مراجع | ||
Andersen, H. K., D’Angelo, N., Michelsen, P., & Nielsen, P. (1967). Investigation of Landau-damping effects on shock formation. Phys. Rev. Lett., 19(4), 149-151. Biskamp, D. (1973). Collisionless shock waves in plasmas. Nucl. Fusion, 13 (5). 719-740. Casanova, M., Larroche, O., & Matte, J. P. (1991). Kinetic simulation of a collisional shock wave in a plasma. Phys. Rev. Lett., 67 (16). 2143-2146. Chan, C., Khazei, M., Lonngren, K. E., & Hershkowitz, N. (1981). Excitation of multiple ion‐acoustic shocks. Phys. Fluids 24, (8), 1452-1455. Hu, P. N. (1972). Collisional Theory of Shock and Nonlinear Waves in a Plasma. Physics of Fluids, 15 (5). 854–864. Keilhacker, M., Kornherr, M., Steuer, K. H, (1969). Observation of collisionless plasma heating by strong shock waves. Zeitschrift für Physik A Hadrons and nuclei, 223(4). 385–396. Laedke, E. W., & Spatschek, K. H. (1982). Nonlinear ion‐acoustic waves in weak magnetic fields. Phys. Fluids 25, 985 (6), 985-989. Li, F. O., & Havnes, O. (2001). Shock waves in a dusty plasma. Phys. Rev. E, 64 (6). 066407 –6. Luo, Q. Z., D’Angelo, N., & Merlino, R. L. (1999). Experimental study of shock formation in a dusty plasma. Phys. Plasmas 6, (9). 3455-3458. Luo, Q. Z., D’Angelo, N., & Merlino, R. L. (2000). Ion acoustic shock formation in a converging magnetic field geometry. Phys. Plasmas 7, (6). 2370-2373. Mandea, M., & Korte, M. (2011). Geomagnetic Observations and Models, IAGA Special Sopron Series Vol. 5, edited by M. Mandea and M. Korte (Springer, British Geological Survey, 2011). Misra A. P., Adhikary N.C., & Shukla P. K. (2012). Ion-acoustic solitary waves and shocks in a collisional dusty negative-ion plasma. Phys. Rev. E, 86 (5). 056406. Nakamura, Y., Bailung, H., & Shukla, P.K. (1999). Observation of Ion-Acoustic Shocks in a Dusty Plasma. Phys. Rev. Lett., 83 (8).1602-1605. Niu, K. (2009). Shock waves in gas and plasma. Laser and Particle Beams, 14 (10). 125 – 132. Pakzad, H.R. (2010). Kadomstev–Petviashvili (KP) equation in warm dusty plasma with variable dust charge, two-temperature ion and nonthermal electron. Pramana, J. Phys., 74(4). 605-614. Pakzad, H.R. (2011). Dust acoustic shock waves in plasmas with strongly coupled dusts and superthermal ions. Can. J. Phys., 89(2). 193-200. Press, W. H., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T., Flannery, B. P., & Metcalf, M. (1996). Numerical Recipes in Fortran 90., Vol. 2, (Cambridge University Press). Sagdeev, R. Z. (1966). in Reviews of Plasma Physics, edited by M. A. Leontovich (Consultants Bureau, New York, 4, 23–91. Shah, A., & Saeed, R. (2009). Ion acoustic shock waves in a relativistic electron–positron–ion plasmas, Phys. Lett. A, 373(45). 4164-4168. Washimi, H., & Taniuti, T. (1966). Propagation of ion-acoustic solitary waves of small amplitude. Phys. Rev. Lett., 17 (19). 996-998. Yashvir, Bhatnagar, T. N., & Sharma, S. R. (1984). Nonlinear ion-acoustic waves and solitons in warm-ion magnetized plasma. Plasma Physics and Controlled Fusion, 26, (11), 1303-1310. Yu, M. Y., Shukla, P. K., & Bujarbarua, S. (1980). Fully nonlinear ion-acoustic solitary waves in a magnetized plasma. Phys. Fluids, 23(10). 2146-2147. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 750 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 596 |