Sóng Alfvén là một loại sóng từ thủy động lực, được gọi theo tên của Hannes Alfvén.[1]

Định nghĩaSửa đổi

Sóng Alfvén trong môi trường plasma có tần số thấp (so với tần số cyclotron ion) truyền đi dưới hình thức dao động của các ion và trường từ. Mật độ khối lượng ion tạo nên quán tính và đường sức từ tạo ra lực hồi phục.

Sóng lan truyền theo hướng của từ trường, mặc dù các sóng này hơi xiên một góc với từ trường và biến đổi thành sóng từ âm khi phương truyền sóng vuông góc với từ trường.

Sự chuyển động của các ion và sự nhiễu loạn của từ trường là cùng một hướng và cắt ngang theo hướng lan truyền.

Vận tốc AlfvénSửa đổi

Hằng số điện môi tần số thấp   của plasma bị từ hóa cho bởi biểu thức

 

với   là độ mạnh từ trường,   là vận tốc ánh sáng,   là hằng số điện môi trong chân không, và   là mật độ khối tổng cộng của các hạt plasma mang điện. Ở đây,   chuyển động qua mọi khoảng trống plasma gồm cả electron và ion.

Mặc dù, vận tốc của sóng điện từ được xác định theo

 

hay

 

với

 

vận tốc Alfvén. Nếu  , thì  . Mặc khác, khi  , thì  . Do đó, với mật độ thấp hay độ lớn từ trường mạnh thì vận tốc sóng Alfvén sẽ gần bằng với tốc độ ánh sáng, và sóng Alfvén sẽ trở thành sóng điện từ.

Bỏ qua sự đóng góp của các electron đối với mật độ khối lượng và giả định rằng chỉ có một nhóm ion riêng lẻ, ta có

  theo SI
  theo CGS

 

với   là mật độ số lượng ion và   là khối lượng ion.

Trường hợp tương đối tínhSửa đổi

Vận tốc sóng Alfvén tổng quát được Gedalin (1993) định nghĩa như sau:[2]

 

với

  là mật độ năng lượng tổng của các hạt plasma,   là áp lực plasma tổng, và  áp lực từ trường. Trong giới hạn không tương đối  , và chúng ta nhận được biểu thức như đề cập ở trên.

Tham khảoSửa đổi

  1. ^ Iwai, K; Shinya, K,; Takashi, K. and Moreau, R. (2003) "Pressure change accompanying Alfvén waves in a liquid metal" Magnetohydrodynamics 39(3): pp. 245-250, page 245
  2. ^ Gedalin, M. (1993), “Linear waves in relativistic anisotropic magnetohydrodynamics”, Physical Review E 47 (6): 4354–4357, doi:10.1103/PhysRevE.47.4354 

Liên kết ngoàiSửa đổi