Волновые процессы в космической и астрофизической плазме с газовой добавкой

Многие процессы в космической физике и астрофизике описываются плазмой с газовой добавкой. Например, ионосферно-термосферная система Земли и планет, солнечная хромосфера, межзвездный газ. Фактически такая плазма может считаться частично ионизованной, в которой не происходят элементарные процессы, например, ионизации и рекомбинации. В работе мы используем модель частично ионизованной плазмы для описания крупномасштабных течений в космической и астрофизической плазме. В работе развита теория для описания течений частично ионизованной плазме в трехжидкостном и двужидкостном приближениях. Получены уравнения в приближении стандартной f-плоскости и в приближении бета-плоскости для силы Кориолиса. Развита теория волновых процессов в рамках предложенных уравнений. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных в трехжидкостной и двужидкостной моделях. В рамках трехжидкостной модели в приближении стандартной f-плоскости получены дисперсионные соотношения для анизотропных инерционных и магнитных ионно-инерционных волн. Восстанавливающими силами таких волн являются сила Кориолиса и сила Лоренца. В случае бета-плоскости было получено дисперсионное уравнение для линейных волн в частично ионизованной вращающейся плазме. В частном случае двумерных течений получены аналитические результаты. Переход от трехжидкостного описания к двужидкостной модели позволил улучшить описание электромагнитных эффектов при наличии вращения. При двужидкостном рассмотрении был проведен анализ ряда частных случаев линейных волн в частично ионизованной вращающейся плазме. Рассмотрены линейные волны в отсутствие магнитного поля. Получены дисперсионные соотношения для волн в высоко- и низкочастотном пределах. Двужидкостная теория обобщена на случай приближения бета-плоскости для силы Кориолиса и проведено аналитическое исследование линейных волн в двумерных течениях.

Работа поддержана Фондом развития теоретической физики и математики «Базис».