Анализ электрических токов в окрестности ионно-звуковых солитонов разрежения в трехкомпонентной плазме

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

В рамках одномерной гидродинамической модели теоретически исследованы электрические токи, индуцированные ионно-звуковыми солитонами разрежения в трехкомпонентной плазме. С использованием метода псевдопотенциала Сагдеева рассчитаны профили солитонных токов. Проведено сравнение параметров солитонов сжатия и солитонов разрежения. Показано, что солитоны разрежения, в отличие от солитонов сжатия, имеют профили ионных токов отрицательной полярности. Следовательно, они осуществляют перенос заряженных частиц в направлении, противоположном направлению своего движения. Показано, что переносом ионов нельзя пренебрегать для солитонов разрежения любой амплитуды, в том числе неограниченно малой. Таким образом, перенос заряженных частиц является неотъемлемым (фундаментальным) свойством солитонов разрежения.В рамках одномерной гидродинамической модели теоретически исследованы электрические токи, индуцированные ионно-звуковыми солитонами разрежения в трехкомпонентной плазме. С использованием метода псевдопотенциала Сагдеева рассчитаны профили солитонных токов. Проведено сравнение параметров солитонов сжатия и солитонов разрежения. Показано, что солитоны разрежения, в отличие от солитонов сжатия, имеют профили ионных токов отрицательной полярности. Следовательно, они осуществляют перенос заряженных частиц в направлении, противоположном направлению своего движения. Показано, что переносом ионов нельзя пренебрегать для солитонов разрежения любой амплитуды, в том числе неограниченно малой. Таким образом, перенос заряженных частиц является неотъемлемым (фундаментальным) свойством солитонов разрежения.

Авторлар туралы

Ф. Трухачев

Объединенный институт высоких температур РАН

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: ftru@mail.ru
Ресей, Москва

М. Васильев

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: ftru@mail.ru
Ресей, Москва

О. Петров

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: ftru@mail.ru
Ресей, Москва

Әдебиет тізімі

  1. Lonngren K.E. Soliton in Action / Ed. Lonngren K., Scott A. N.Y.:Academic, 1978.
  2. Карпман В.И. Теория возмущений для солитонов // ЖЭТФ. 1977. Т. 73.С. 532.
  3. Newell A.C. Solitons in Mathematics and Physics. Philadelphia:SIAM, 1985.
  4. Абловиц М., Сигур Х. Солитоны и метод обратной задачи. М.: Мир, 1987. 480 с.
  5. Herman R.L. A Direct Approach to Studying Soliton Perturbations // J. Phys. A. 1990. V. 23. P. 2327.
  6. Трухачев Ф.М., Томов А.В. Электрические токи в плазме, индуцированные солитонами // Космические исследования. 2016. Т. 54. № 5. С. 377.
  7. Петров О.Ф., Трухачев Ф.М., Васильев М.М., Герасименко Н.В. Крупномасштабный перенос заряженных макрочастиц, индуцированный пыле-акустическими солитонами // ЖЭТФ. 2018. Т. 153. № 6. С. 1012.
  8. Трухачев Ф.М., Васильев М.М., Петров О.Ф. Солитонные токи (обзор) // ТВТ. 2020. T. 58. № 4. C. 563.
  9. Dubinov A.E., Lebedeva X.I. Ambiplasma Separation into Matter and Antimatter by a Train of Baryon-acoustic Solitons in the Problem of the Baryon Asymmetry of the Universe // Chaos, Solitons Fractals. 2021. V.152. P. 111391.
  10. Trukhachev F.M., Gerasimenko N.V., Vasiliev M.M., Petrov O.F. Unidirectional Transport of Ions and Perturbation of Plasma Distribution Functions by Ion-acoustic Solitons: Numerical Simulation and Analytical Solution // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. № 2. P.022113.
  11. Trukhachev F.M., Gerasimenko N.V., Vasiliev M.M., Petrov O.F. Matter Transport as Fundamental Pro-perty of Acoustic Solitons in Plasma // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. P. 112302.
  12. Дубинов А.Е., Китаев И.Н. Пылевые потоки в нелинейных пыле-акустических волнах в плазме // ТВТ. 2023. Т. 61. № 1.С. 11.
  13. Bounds S.R., Pfaff R.F., Knowlton S.F. et al. Solitary Potential Structures Associated with Ion and Electron Beams near 1 RE Altitude // J. Geophys. Res. 1999. V.104. P. 28709.
  14. Pickett J.S., Kahler S.W., Li-Jen Chen et al. Solitary Waves Observed in the Auroral Zone: the Cluster Multi-spacecraft Perspective // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. V.11. P.183.
  15. Tagare S., Singh S., Reddy R., Lakhina G. Electron Acoustic Solitons in the Earth’s Magnetotail // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004. V. 11. P. 215.
  16. Lakhina G.S., Singh S., Rubia R., Devanandhan S. Electrostatic Solitary Structures in Space Plasmas: Soliton Perspective // Plasma. 2021. V. 4. P. 681.
  17. Алешин И.М., Перегудов Д.В. Некоторые новые свойства сильно нелинейного ионного звука // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2000. № 1. С. 8.
  18. Трухачев Ф.М., Васильев M.M., Петров О.Ф. Влияние ионно-звуковых солитонов на функции распределения фоновой плазмы // Физика плазмы. 2022. T. 48. № 10. С. 967.
  19. Трухачев Ф.М., Герасименко Н.В., Васильев M.M., Петров O.Ф. Возмущенная ионно-звуковыми солитонами функция распределения по скоростям ионов плазмы: аналитический расчет на базе КдВ-уравнения // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 10. С. 975.
  20. Трухачев Ф.М., Герасименко Н.В., Васильев M.M., Петров O.Ф. Особенности функций распределения по скоростям и энергиям для пылевой фракции в присутствии пыле-акустического солитона // Вестник ОИВТ РАН. 2022. Т. 7. С.15.
  21. Трухачев Ф.М., Васильев М.М., Петров О.Ф., Могилевский М.М., Чугунин Д.В. Влияние ионно-звуковых солитонов на функции распределения по энергиям для холодных ионов в двухкомпонентной плазме // ТВТ. 2024. Т. 62. № 5. С.661.
  22. Сагдеев Р.З. Коллективные процессы и ударные волны в разреженной плазме // Вопросы теории плазмы. 1964. Вып. 4. С. 20.
  23. Tran M.Q. Ion Acoustic Solitons in a Plasma: A Review of their Experimental Properties and Related Theories // Phys. Scr. 1979. V. 20. P. 317.
  24. Goswami B.N., Buti B. Ion Acoustic Solitary Waves in a Two-electron-temperature Plasma // Phys. Lett. A. 1976. V. 57. P. 149.
  25. Buti B. Ion-acoustic Holes in a Two-electron-tempe-rature Plasma // Phys. Lett. A. 1980.V. 76. P. 251.
  26. Nishihara K., Tajiri M. Rarefaction Ion Acoustic Solitons in Two-Electron-Temperature Plasma // J. Phys. Sot. Japan. 1981. V. 50. P. 4047.
  27. Dasand S.S., Buti B. Effect of Hot Ions on Ion Acoustic Solitons and Holes // Phys. Lett. A. 1981.V. 81. P. 347.
  28. Nishida Y.,Nagasawa T. Excitation of Ion-acoustic Rarefactive Solitons in a Two-electron-temperature Plasma // Phys. Fluids. 1986.V. 29.P. 345.
  29. Sayal V.K., Sharrna S.R. Electron Kinetic Effects on an Ion-acoustic Rarefactive Soliton in a Two-electron Temperature Plasma // Phys. Lett. A. 1990. V. 151. P. 72.
  30. Ghosh S.S., Ghosh K.K., Sekar Lyender A.N. Large Mach Number Ion Acoustic RarefactiveSolitary Waves for a Two Electron Temperature Warm Ion Plasma // Phys. Plasmas. 1996. V. 3. P. 3939.
  31. Ghosh S.S., Lakhina G.S. Anomalous Width Variation of Rarefactive Ion Acoustic Solitary Waves in the Context of Auroral Plasmas // Nonlinear Processes in Geophysics. 2004.V. 11. P. 219.
  32. Sayal V.K., Yadav L.L., Sharma S.R. Study of Ion-acoustic Rarefactive Soliton in a Two-electron Temperature Plasma // Phys. Scr. 2006.V. 47. № 4. P. 576.
  33. Yu M.Y., Luo H. A Note on the Multispecies Model for Identical Particles // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. P. 024504.
  34. Korteweg D.J., de Vries G. On the Change of Form of Long Waves Advancing in a Rectangular Canal, and on a New Type of Long Stationary Waves // Phil. Mag. (ser. 5). 1895. V. 39. P. 422.
  35. Washimi H., Taniuti T. Propagation of Ion-acoustic Solitary Waves of Small Amplitude // Phys. Rev. Lett. 1966. V. 17. P. 996.
  36. Stokes G.G. On the Theory of Oscillatory Waves // Trans. Camb. Philos. Soc. 1847. V. 8. P. 441.
  37. Falkovich G. Fluid Mechanics (A short Course for Physicists). Cambridge University Press, 2011. 171 p.
  38. Popel S.I., Yu M.Y. Ion Acoustic Solitons in Impurity-Containing Plasmas // Contrib. Plasma Phys. 1995. V. 35. №2.P. 103.
  39. Losseva T.V., Popel S.I., Golub' A.P., Shukla P.K. Evolution of Weakly-Dissipative Hybrid Dust Ion-Acoustic Solitons in Complex Plasmas //Phys. Plasmas. 2009.V.16(9). P. 09370.
  40. Лосева Т.В., Попель С.И., Голубь А.П. Ионно-звуковые солитоны в пылевой плазме //Физика плазмы. 2012. Т.38. № 9.С. 792.
  41. Ur-Rehman H., Mahmood S., Ur-Rehman A. Compressive and Rarefactive Ion Acoustic Solitons in a Magnetized Two-ion Component Plasma // Phys. Scr. 2014. V. 89. P. 105605.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024