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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

About the authors

Ф. М. Трухачев

Объединенный институт высоких температур РАН

Author for correspondence.
Email: ftru@mail.ru
Russian Federation, Москва

М. М. Васильев

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: ftru@mail.ru
Russian Federation, Москва

О. Ф. Петров

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: ftru@mail.ru
Russian Federation, Москва

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».