Квазипериодические колебания в высокотемпературной плазме

В работе проводится вейвлет - анализ квазипериодических колебаний на основе дисперсии акустических волн в разреженной высокотемпературной плазме солнечной короны, точнее в корональных дырах и петлях. Согласно исследованиям, есть предположение, что дисперсия и затухание могут приводить к появлению квазипериодических колебаний [1]. Обычно, при исследовании квазипериодических колебаний, предполагают, что эти колебания существуют со счетным количеством периодов, между которыми имеется некоторая связь. Однако наблюдения показывают наличие более сложных непрерывных спектров, в которых периоды выделяют по подходящим максимумам. Такой подход служит основой в понимании процессов квазипериодических колебаний в нашем исследовании. Изучение базируется на предложенной нами ранее ТСССН-модели неадиабатических волн в высокотемпературной плазме, учитывающей свойства теплопроводности, радиационного охлаждения, а также нагрева, который считается постоянным [2]. Явные выражения для функций, описывающих все эти эффекты, позволяют получить явные зависимости групповой скорости и коэффициента затухания от волнового числа или периода колебаний, что значительно облегчает анализ. Эффект теплопроводности формирует локальный минимум групповой скорости, что дает возможность существования групп волн с относительно короткими и длинными периодами, распространяющимися с равной скоростью. Показано, что зависимое от частоты затухание ведет к появлению двух максимумов в спектре акустических колебаний, инициированных первоначально локализованным импульсом, в данном случае в виде распределения Гаусса. Этот теоретический вывод подтверждается результатами вейвлет-анализа модельных временных сигналов. Было рассмотрено несколько примеров для типичных для короны физических параметров плазмы и удалось получить периоды, близкие к наблюдаемым. Получаемые при моделировании периоды и длина затухания сигнала могут быть использованы для оценки параметров плазмы и длины начального импульса. Эффект нагрева и охлаждения формирует второй локальный минимум групповой скорости, однако соответствующие периоды находятся за пределами данных наблюдений.
1) Derteev, S.B., Shividov, N.K., Bembitov, D.B., and Mikhalyaev, B.B.: 2023, Damping and dispersion of nonadiabatic acoustic waves in a high-temperature plasma: a radiative-loss function. Physics. 5, 215. DOI:10.3390/physics5010017.
2) Mikhalyaev, B.B., Derteev, S.B., Shividov, N.K., Sapraliev, M.E., and Bembitov, D.B.: 2023, Acoustic waves in a high-temperature plasma II. Damping and instability. Solar Physics. 298, 102. DOI: 10.1007/s11207-023-02196-5.