阿爾芬波

阿爾芬波又稱“磁流體動力波”、“阿爾文波”。是磁化電漿內沿磁場方向傳播的特殊低頻電磁波。

基本介紹

• 中文名：阿爾芬波
• 又名：“磁流體動力波”
• 提出者：阿爾芬
• 存在：晶體、地球大氣層的電漿內

基本介紹

因瑞典物理學家阿爾芬首先提出而得名。存在於晶體、地球大氣層及宇宙空間的電漿內，對於許多電漿現象有重要作用。

阿爾芬波是電漿中的一種沿磁場方向傳播的波，這種波的頻率遠低於電漿的迴旋頻率，是一種線偏振的低頻橫波。處在磁場中的導電流體在垂直於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力，就會激發阿爾文波。阿爾文波是由瑞典物理學家漢尼斯·阿爾文首先預言的，因此得名。後來隆德奎斯特（Lundquist）使用1特斯拉左右的磁場在水銀中觀察到了阿爾文波，列納爾特（Lehnert）使用液態鈉也證實了阿爾文波的存在。

性質

阿爾芬從電磁場理論出發，認為既然磁場在導電流體中引起的電磁應力等價於各向同性的壓力，加上沿磁力線方向的張力，這樣人們可以把磁力線描繪成猶如張力作用下的彈性弦。根據這一類比，阿爾芬於1942年提出：“彈撥”磁力線會產生沿磁力線方向傳播的橫波。我們知道，若流體是可壓縮的，則擾動能以聲波的形式自擾動源向外傳播，流體的可壓縮性是傳播聲波的必要條件。然而，對導電流體來說，即使是不可壓縮的，還能產生橫向的波向外傳播，而不存在流體的巨觀流動.這種波稱為阿爾芬波。

色散關係為 。

相速度與群速度均為 ，即電漿的溫度和壓力都不影響波的傳播速度。

有電場、磁場和電流擾動，密度和壓力擾動為0。

這樣的波稱為斜阿爾文波。θ=0時是沿著磁感線的方向傳播的，稱為阿爾文波。此時阿爾文波的相速度為：

稱為阿爾芬速度，其中μ₀是電漿的磁導率，ρ₀是離子的密度。在垂直於磁感線的方向上阿爾芬波不能傳播。

參與過程

阿爾芬波是行星際空間廣泛存在的一種主要的MHD波模，太陽風尤其是高速流的絕大多數擾動都存在明顯的阿爾芬波特性。阿爾芬波對空間電漿的許多物理過程，如日冕加熱、太陽風加速、地磁擾動的形成等，都有著重要的貢獻，因而引起學者們的廣泛關注。