阿爾文波(Alfvén wave),又稱剪切阿爾文波,是等離子體中的一種沿磁場方向傳播的波,這種波的頻率遠(yuǎn)低于等離子體的回旋頻率,是一種線偏振的低頻橫波。處在磁場中的導(dǎo)電流體在垂直于磁場的方向上受到局部擾動時,沿著磁感線方向的磁張力提供恢復(fù)力,就會激發(fā)阿爾文波。阿爾文波是由瑞典物理學(xué)家漢尼斯·阿爾文首先預(yù)言的,因此得名。
正文
瑞典學(xué)者阿爾文發(fā)現(xiàn)的一種磁流體力學(xué)波。在磁場凍結(jié)的條件下,導(dǎo)電流體中可以出現(xiàn)這種波動。處在磁場中的導(dǎo)電流體,在垂直于磁場方向受到一種局部擾動時,便會激發(fā)起阿爾文波。阿爾文波是振動方向與傳播方向垂直的橫波,有時也稱為剪切阿爾文波。根據(jù)宇宙磁流體力學(xué)原理,磁雷諾數(shù)很大,在某種意義上可以看作磁力線凍結(jié)在物質(zhì)上一起運動,流體好像粘附在磁力線上,可以把磁力線視作質(zhì)量等于每一根磁力線上的流體質(zhì)量的物質(zhì)線。磁力線上存在著張力B2/4πμ,因此,可以把磁力線比作彈性弦,磁力線的波動傳播可以看作與弦線的振動傳播十分類似。對于普通的弦線,橫向振動滿足下面方程:
。
式中S為弦線中的張力;m為單位弦線長度上的質(zhì)量。向z方向傳播的波速為:
。
式中by為場的擾動成分:B為基態(tài)磁感應(yīng)強度。阿爾文波就是這種擾動場的傳播,傳播速度為:
稱為阿爾文速度。宇宙天體大部分均屬帶磁的高電導(dǎo)率等離子體。任何流體的擾動,都十分容易激起阿爾文波,所以它在天體等離子體現(xiàn)象中有重要的作用。
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