Распространение гидромагнитных волн возмущения и гравитационная неустойчивость в замагниченной вращающейся теплопроводной анизотропной плазме

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Гидродинамическая неустойчивость замагниченной, самогравитирующей вращающейся анизотропной плазмы анализируется в приближении без столкновений и с учетом вектора теплового потока на базе модифицированных уравнений Чу–Голдбергера–Лоу. Выведено дисперсионное соотношение, на основе которого обсуждаются упрощенные случаи распространения малоамплитудных волн возмущения и вывод модифицированных критериев гидродинамической неустойчивости. В соответствии с полученным дисперсионным соотношением рассмотрены три простых случая, когда распространение волны возмущения проходит поперек, вдоль и наклонно к вектору магнитного поля. Показано, что анизотропия давления и потока тепла не только изменяет классический критерий неустойчивости Джинса, но и приводит к появлению новых волновых мод и вызывает появление новых нестабильных областей. Обнаружено, что наличие равномерного вращения плазмы уменьшает критическое волновое число и оказывает стабилизирующее влияние на критерий гравитационной неустойчивости при поперечном распространении волны возмущения и не оказывает влияния в случае ее продольного распространения. Полученные результаты важны для построения эволюционных магнитогидродинамических моделей астрофизической плазмы без столкновений.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. В. Колесниченко

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН

Author for correspondence.
Email: kolesn@keldysh.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Волков Т.Ф. Гидродинамическое описание сильно разреженной плазмы // Вопросы теории плазмы. Вып. 4. М.: Госатомиздат, 1964. С. 3–19.
  2. Колесниченко А.В. Джинсовская гравитационная неустойчивость вращающейся намагниченной плазмы без столкновений с анизотропным давлением // Астрон. вестн. 2023 Т. 57. № 6. С. 595– 604. (Kolesnichenko A.V. Jeans gravitational instability of a rotating collisionless magnetized plasma with anisotropic pressure // Sol. Syst. Res. 2023. V. 57. № 6. P. 603–611.)
  3. Маров М.Я., Колесниченко А.В. Введение в планетную аэрономию. М.: Наука, 1987. 456 с.
  4. Ораевский В.Н., Коников Ю.В., Хазанов Г.В. Процессы переноса в анизотропной околоземной плазме. М.: Наука, 1985. 173 с.
  5. Рудаков Л.И., Сагдеев Р.З. О квазигидродинамическом описании разреженной плазмы, находящейся в магнитном поле // Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций. Вып. 3. М.: Изд-во АН СССР, 1958. С. 268–277.
  6. Шикин И.С. Магнитогидродинамические уравнения для плазмы без столкновений в сильном магнитном поле // Вопросы магнитной гидродинамики плазмы без столкновений в сильном магнитном поле. М.: Изд-во МГУ, 1988. С. 5–47.
  7. Abraham-Shrauner B. Propagation of hydromagnetic waves through an anisotropic plasma // Plasma Phys. 1967. V. 1. № 3. P. 361–378.
  8. Abraham-Shrauner B. Small amplitude hydromagnetic waves for a plasma with a generalized polytrope law // Plasma Phys. 1973. V. 15. № 5. P. 375–385.
  9. Axford W.I. Observations of the interplanetary plasma // Space Sci. Rev. 1968. V. 8. P. 331–365.
  10. Bhatia P.K. Gravitational instability of a rotating anisotropic plasma with the inclusion of finite Larmor radius effect // Z. Astrophysik. 1968. V. 69. S. 363–367.
  11. Bhatia P.K., Chonka R.P.S. Instability of rotating isotropic and anisotropic plasmas // Astrophys. and Space Sci. 1985. V. 114. P. 135–149.
  12. Bora M.P., Nayyar N.K. Gravitational instability of a heat-conducting plasma // J. Astrophys. and Space Sci. 1991. V. 179. P. 313–320.
  13. Cherkos A.M., Tessema S.B. Gravitational instability on propagation of MHD waves in astrophysical plasma // J. Plasma Phys. 2013. V. 79. № 05. P. 805–816.
  14. Chew G.F., Goldberger M.L., Low F.E. The Boltzmann equation and the one-fluid hydromagnetic equations in the absence of particle collisions // Proc. Roy. Soc. Lond. A. 1956. V. 236. P. 112–118.
  15. Dzhalilov N.S., Kuznetsov V.D., Staude J. Wave instabilities in an anisotropic magnetized space plasma // Astron. and Astrophys. 2008. V. 489. № 2. P. 769–772.
  16. Gebretsadkan W.B. Propagation of waves in a gravitating and rotating anisotropic heat conducting plasma // Momona Ethiopian J. Sci. (MEJS). 2017. V. 9. № 1. P. 90–105.
  17. Gliddon J.E.C. Gravitational instability of anisotropic plasma // Astrophys. J. 1966. V. 145. P. 583–588.
  18. Huahg L., Lee L.C., Whang Y.C. Magnetohydrodynamic waves and instabilities in the heat-conducting solar wind plasma // Planet. and Space Sci. 1988. V. 36. № 8. P. 775–783.
  19. Hundhausen A.J. Composition and dynamics of the solar wind plasma // Rev. Geophys. Space Phys. 1970. V. 8. P. 729–811.
  20. Jeans J.H. The stability of a spherical nebula // Philosoph. Transact. Roy. Soc. London. Ser. A. 1902. V. 199. P. 1–53.
  21. Kalra G.L., Hosking R.J.,Talwar S.P. Effect of self-gravitation or finite ion mass on the stability of anisotropic plasma // Astrophys. and Space Sci. 1970. V. 9. P. 34–79.
  22. Kalra G.L., Singh B., Kathuria S.N. Firehose and mirror instabilities in a collisionless heat conducting plasma // J. Plasma Phys.1985. V. 34. Pt. 2. P. 313–318.
  23. Kulsrud R.M. Plasma Physics for Astrophysics. Princeton Univ. Press, 2004. 496 p.
  24. Namikawa T., Hamabata H. Propagation of hydromagnetic waves through a collisionless, heat-conducting plasma // J. Plasma Phys. 1981. V. 26. № 1. P. 95–121.
  25. Ren H., Ca J., Wu Z., Chu P.K. Magnetorotational instability in a collisionless plasma with heat flux vector and an isotropic plasma with self-gravitational effect // Physics of Plasmas. 2011. V. 18. № 9. id. 092117 (10 p.)
  26. Sharma P., Quataert E., Hammett G.W., Stone J.M. Electron heating in hot accretion flows // Astrophys. J. 2007. V. 667. P. 714–723.
  27. Singh B., Kalra G.L. Gravitational instability of thermally anisotropic plasma // Astrophys. J. 1986. V. 304. P. 6–10.
  28. Whang Y.C. Higher moment equations and the distribution function of the solar-wind plasma // J. Geophys. Res. 1971. V. A76. № 1. P. 7503–7507.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».