انتشار موج یون صوتی ضربه ای در پلاسما در حضور میدان مغناطیسی غیریکنواخت

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 به دلیل تاثیر میدان مغناطیسی خارجی بر پلاسما با زوایای مختلف انتشار موج، از جذابیت زیادی برخوردار است. مطالعات گسترده ای در مورد انتشار امواج صوتی در پلاسمای مغناطیده وجود دارد که نشان می دهد زمانی که شدت میدان مغناطیسی ثابت است، انتشار موج صوتی با نمایه سالیتونی و به شکل پایدار در پلاسما رخ می دهد. در واقع میدان مغناطیسی یکنواخت در نوسان ذرات پلاسمایی برای ایجاد مناطق رقیق و متراکم و نهایتا انتشار موج دخالتی ندارد و به همین دلیل موج سالیتونی هارمونیک در پلاسما منتشر می شود. ما قبلا با عواملی نظیر گرمایش، برخورد ذرات و ویسکوزیته که باعث اختلال در نوسان ذرات در پلاسما می شوند، آشنا شده ایم. در این شرایط انتشار موج صوتی به شکل سالیتونی نخواهد بود و موج ضربه ای ظاهر می شود. از سوی دیگر می دانیم که در شرایط واقعی، میدان مغناطیسی حاکم بر پلاسمای آزمایشگاهی مانند توکامک و همچنین پلاسماهای اخترفیزیکی و فضایی به هیچ وجه یکنواخت نیست. به عنوان یک مثال واقعی، شدت میدان مغناطیسی زمین از nT ۳۰۰۰۰ در عرض جغرافیایی ۰ و طول جغرافیایی ۶۰+ تا nT ۴۵۰۰۰ در عرض جغرافیایی ۱۰ و طول جغرافیایی ۹۰+ که در آن میدان مغناطیسی تقریبا افقی است، تغییر می کند. بنابراین مطالعه اثر میدان مغناطیسی غیر یکنواخت جالب خواهد بود. برای این منظور، ما یک مدل پلاسمای مغناطیده یون-الکترون را در نظر گرفته و در حالی که شدت میدان مغناطیسی در نقاط مختلف پلاسما یکسان نیست، رفتار موج یون صوتی را به صورت عددی بررسی کردیم. از روش Runge-Kutta مرتبه دوم استفاده کرده و به منظور 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 می شود و در این حالت موج به صورت موج ضربه ای انتشار می یابد. اکنون می توان میدان مغناطیسی غیریکنواخت را به همراه عواملی مانند ویسکوزیته، گرمایش و ... به عنوان منبع جدید تولید موج ضربه ای در پلاسما معرفی کرد. این موضوع با در نظر گرفتن خاصیت برخوردی و فرکانس های ژیروسکوپی ذرات نیز قابل بررسی و مطالعه است. مطمئنا در این شرایط تاثیر میدان مغناطیسی غیریکنواخت می تواند متفاوت باشد. این چالش را همچنین می توان برای سایر امواج صوتی در مدل های دمایی و چگالی مختلف، پلاسماهای غیر حرارتی متنوع و سایر ویژگی ها در پلاسماهای اخترفیزیکی و آزمایشگاهی دنبال کرد.

Keywords:

امواج سالیتونی , موج ضربه ای , روش اختلال کاهشی , میدان مغناطیسی غیریکنواخت