Кіріспе
Физикада магнитосоникалық толқындар, сондай-ақ магнитоакустикалық толқындар деп аталатын бұл толқындар, электр өткізгіш сұйықтық пен магнит өрісінің өзара әрекеттесуінен туындайтын төмен жиілікті қысым толқындары болып табылады. Олар сұйықтық пен магнит өрісінің сығылуы мен сиректеуімен, сондай-ақ иілген магнит өрісі сызықтарын түзеуге ұмтылатын тиімді кернеумен байланысты. Магнитосоникалық толқындардың қасиеттері толқын векторы мен тепе-теңдік магнит өрісі арасындағы бұрышқа және ортадағы сұйықтық пен магниттік процестердің салыстырмалы маңыздылығына тәуелді. Олар ортаның иондық циклотроны немесе иондық плазма жиілігінен әлдеқайда төмен жиіліктерде ғана тарайды және кішкентай амплитудаларда дисперсияланбайды. Магнитосоникалық толқындардың екі түрі бар: жылдам магнитосоникалық толқындар және баяу магнитосоникалық толқындар. Бұл екі түр, Альфвен толқындарымен бірге, идеалдық магнитогидродинамиканың нормальды режимдерін құрайды. Жылдам және баяу режимдер магниттік және газ қысымының тербелістерімен ерекшеленеді, олар сәйкесінше фазада немесе антифазада болады. Бұл нәтижеде, кез келген жылдам режимнің фазалық жылдамдығы бірдей ортадағы кез келген баяу режимнен үлкен немесе тең болады. Магнитосоникалық толқындар Күннің коронасында байқалған және короналық сейсмологияның тәжірибелік негізін құрайды.
In physics, magnetosonic waves, also known as magnetoacoustic waves, are low frequency compressive waves driven by mutual interaction between an electrically conducting fluid and a magnetic field. They are associated with compression and rarefaction of both the fluid and the magnetic field, as well as with an effective tension that acts to straighten bent magnetic field lines. The properties of magnetosonic waves are highly dependent on the angle between the wavevector and the equilibrium magnetic field and on the relative importance of fluid and magnetic processes in the medium. They only propagate with frequencies much smaller than the ion cyclotron or ion plasma frequencies of the medium, and they are nondispersive at small amplitudes. There are two types of magnetosonic waves, fast magnetosonic waves and slow magnetosonic waves, which—together with Alfvén waves—are the normal modes of ideal magnetohydrodynamics. The fast and slow modes are distinguished by magnetic and gas pressure oscillations that are either in phase or anti phase, respectively. This results in the phase velocity of any given fast mode always being greater than or equal to that of any slow mode in the same medium, among other differences. Magnetosonic waves have been observed in the Sun's corona and provide an observational foundation for coronal seismology.
Сипаттамалары
Магнитосондық толқындар – плазмалар мен сұйық металдар сияқты электр тогын өткізгіш, магниттелген сұйықтықтарда кездесетін төмен жиілікті толқындардың бір түрі. Олар ортадағы иондар мен электрондардың циклотрон және плазма жиіліктерінен әлдеқайда төмен жиілікте болады (қараңыз). Идеалдық, біртекті, электр тогын өткізгіш, шексіз кеңістіктегі магниттелген сұйықтықта екі магнитосондық режим бар: жылдам және баяу режимдер. Олар Альфвен толқынымен бірге негізгі үш сызықтық магнитогидродинамикалық (МГД) толқындарын құрайды. Бұл жағдайда, магнитосондық толқындар кішкентай амплитудаларда дисперсияланбайды.
Дисперсиялық қатынас
Жылдам және баяу магнитосоникалық толқындар сызықтықталған МГД теңдеулерінен туындайтын биквадратикалық дисперсиялық қатынас арқылы анықталады.
Сығымдауға болмайтын сұйықтық
Сығымдауға болмайтын сұйықтықта тығыздық пен қысымның өзгерістері жоғалады, және , нәтижесінде дыбыс жылдамдығы шексіздікке ұмтылады, cs → ∞. Бұл жағдайда баяу толқын Альфвен жылдамдығымен таралады, ал жылдам толқын жүйеден жоғалады, .
Суық шегі
Ауыс температурасы нөл деп есептесек, идеалдық газ заңынан жылу қысымы да нөлге тең болады, және нәтижесінде дыбыс жылдамдығы жоғалады. Осы жағдайда, жүйеде баяу режим жойылады, ал жылдам режим Альфвен жылдамдығымен изотроптық түрде тарайды. Бұл жағдайда жылдам режим кейде қысылыс Альфвен толқыны деп аталады.
Параллель көбею
Толқын векторы мен тепе-теңдік магнит өрісі параллель болғанда, θ → 0, жылдам және баяу режимдер таза дыбыс толқыны немесе таза Альфвен толқыны ретінде тарайды, мұнда жылдам режим екі жылдамдықтың жоғарырақ мәнімен, ал баяу режим төменгі мәнімен сипатталады.
Перпендикулярлық таралу
Толқын векторы мен тепе-теңдік магнит өрісі перпендикуляр болғанда, θ → π/2, жылдам толқын фазалық жылдамдығы магнитосоникалық жылдамдыққа тең бойлық толқын ретінде, ал баяу толқын фазалық жылдамдығы нөлге жуық көлденең толқын ретінде таралады.
Біртекті емес сұйықтық
Біртекті емес сұйықтықтарда (яғни, фондық шамалардың кем дегенде біреуі тұрақты болмайтын сұйықтықта) МГД толқындары өзінің ерекше қасиеттерін жоғалтады және аралас сипатқа ие болады. Кейбір жағдайларда, мысалы, дөңгелек негізді тік цилиндрдегі осьтік симметриялы толқындарда (короналық иірімнің ең қарапайым модельдерінің бірі), үш МГД толқынын анық ажыратуға болады. Бірақ көбінесе, таза Альфвен, сондай-ақ жылдам және баяу магнитосоникалық толқындар болмайды, ал сұйықтықтағы толқындар бір-бірімен күрделі байланыста болады.
Байқаулар
Күн коронасында жылдам және баяу магнитосоникалық толқындар анықталды, бұл короналық плазманы диагностикалау және короналық сейсмология әдістеріне негіз болып табылады.