Viteza Alfvén

În magnetohidrodinamică , viteza Alfvén se referă la viteza de propagare a unui anumit tip de undă . Acest nume este dat în cinstea Premiului Nobel pentru Fizică din 1970 Hannes Alfvén , fondatorul acestei discipline.

Formulă

Viteza Alfvén, notată în mod tradițional v A , existentă într-un mediu scufundat într-un câmp magnetic constant este dată de formulă

${\ displaystyle v _ {\ rm {A}} ^ {2} = {\ frac {B ^ {2}} {\ mu _ {0} \ rho}}}$ ,

unde B este intensitatea câmpului magnetic , exprimată în tesla , p 0 permeabilitatea vidului , și p densitatea , exprimată în kilograme per metru cub .

Valoarea vitezei Alfvén nu este surprinzătoare, dacă observăm că termenul este legat, cu excepția unui factor numeric, de presiunea magnetică . Viteza lui Alfvén este de fapt determinată de o relație de tip ${\ displaystyle B ^ {2} / \ mu _ {0}}$

{\ displaystyle v _ {\ rm {A}} ^ {2} \ propto {\ frac {P _ {\ rm {mag}}} {\ rho}}}

fie o relație cu o formă de presiune (aici, magnetică) și o densitate, cum ar fi viteza sunetului, care este, de asemenea, determinată de o formulă de același tip, dar de data aceasta cu presiunea obișnuită a mediului, rezultată din agitația termică a constituenții săi.

Magnitudine

Putem măsura viteza Alfvén în laborator cu anumite materiale, cum ar fi mercurul . Cu o densitate de ordinul a 13,1 grame pe centimetru cub (sau 13,1 tone pe metru cub), un câmp magnetic de câteva militeslas dă naștere la o viteză Alfvén foarte mică, de ordinul a câțiva centimetri pe secundă, foarte scăzută. valoare comparativ cu viteza sunetului. Pe de altă parte, într-un context astrofizic , densitatea mediului fiind foarte scăzută, viteza Alfvén este considerabil mai mare, fără a fi neapărat capabilă să depășească viteza sunetului. De fapt, în orice mediu, viteza sunetului este determinată de raportul , adică de temperatura mediului, care poate să nu fie foarte diferită de temperaturile obișnuite din laborator. De exemplu, în cromosfera solară este doar 6.000 Kelvin , de aproximativ 20 de ori mai mare decât temperatura ambiantă, rezultând o viteză a sunetului de câțiva kilometri pe secundă, cu greu mai mare decât în atmosfera Pământului . Densitatea regiunilor care formează suprafața Soarelui, pe de altă parte, este considerabil mai rarefată, astfel încât viteza Alfvén este probabil să fie mult mai mare decât valoarea de câțiva centimetri pe secundă observabilă în laborator. Cu toate acestea, viteza lui Alfvén poate depăși viteza sunetului doar dacă câmpul magnetic este foarte intens, de ordinul unei Tesla, ceea ce nu este a priori cazul Soarelui. ${\ displaystyle P / \ mu}$

Valurile lui Alfvén

Cele undele Alfven sunt valuri a caror viteza de propagare este determinată de viteza de Alfven și unghiul dintre direcția de propagare a undei și câmpul magnetic. Dacă notăm acest unghi θ, viteza unei unde Alfvén este dată în funcție de viteza Alfvén prin formula

{\ displaystyle v = v _ {\ rm {A}} \ cos \ theta}

Viteza unei unde Alfvén este astfel întotdeauna mai mică sau egală cu viteza Alfvén, egalitatea fiind eficientă atunci când direcția de propagare a undei corespunde cu cea a câmpului magnetic.

Studii de Steve Tomczyk de la Centrul Național pentru Cercetări Atmosferice (publicat în septembrie 2007) par să contrazică limitele date cu privire la viteza valurilor în coroana solară care ar fi de fapt mai mare de o mie de kilometri pe secundă.

Alte tipuri de unde magnetohidrodinamice

Undele Alfvén corespund undelor câmpului magnetic, provocând deplasări ale materiei în direcția perpendiculară pe cea a undei. Prin urmare, acestea nu sunt însoțite de fluctuații de densitate. Există alte tipuri de unde MHD, în care câmpul magnetic se cuplează la perturbări de densitate. În acest caz, vorbim despre o undă magnetosonică . Acestea implică, pe lângă viteza Alfvén, și viteza sunetului mediului luat în considerare. Există, de asemenea, alte tipuri de unde capabile de propagare într-o plasmă, dar ele reprezintă sediul unui comportament diferit între diferitele tipuri de particule încărcate care o compun (de obicei ioni și electroni ). Nu mai vorbim de unde magnetohidrodinamice, acest termen fiind bazat pe presupunerea că mediul poate fi considerat ca o componentă unică și unică, indiferent de compoziția sa. Termenul generic folosit este cel al oscilațiilor plasmatice .

Note și referințe

(în) „ Oamenii de știință găsesc valuri evazive în Corona Soarelui; Descoperirea poate ajuta Secretele Deblocare de căldură Corona, Solar Furtuni “ , la Universitatea Corporation pentru Cercetare Atmosferica (UCAR), Boulder, Colorado, Statele Unite ale Americii ( https://ncar.ucar.edu ) ,30 august 2007

Vezi și tu

Articole similare

Magnetohidrodinamică
Val Alfvén
Unda magnetosonică

linkuri externe

(ro) William K. Rose , Advanced Stellar Astrophysics , Cambridge University Press , Cambridge , Anglia (1998), ( ISBN 0521588332 ) , paginile 309-313 .
(În) John David Jackson , Electrodinamică clasică ( ediția a II- a ), Wiley , New York (1975) ( ISBN 047143132X ) , paginile 485-487 .