Магнитоактивная плазма

Магнитоакти́вная пла́зма — плазма, помещённая во внешнее магнитное поле. Поскольку плазма представляет собой ионизированный газ, состоящий из заряженных частиц, наличие магнитного поля оказывает значительное влияние на все процессы, происходящие в плазме.

Примеры

Магнитоактивная плазма широко распространена в природе, в частности, примерами могут служить:

• Ионосферная плазма в магнитном поле Земли
• Плазма в звёздах
• Плазма в магнитных ловушках

Характеристики

По сравнению с обычной плазмой магнитоактивная плазма характеризуется дополнительными параметрами:

• электронная циклотронная частота

  $\omega _{ce}={\frac {eB}{mc}}$

• ионная циклотронная частота

  $\omega _{ci}={\frac {ZeB}{Mc}}$

• ларморовский радиус электрона

  $r_{eB}={\frac {mv_{Te}c}{eB}}$

• ларморовский радиус иона

  $r_{iB}={\frac {mv_{Ti}c}{eB}}$

где введены обозначения e — элементарный заряд, c — скорость света, B — индукция магнитного поля, Z — кратность ионизации ионов, m, M — масса электронов и ионов соответственно, v_Te, v_Ti — тепловые скорости электронов и ионов соответственно. Все величины берутся в единицах СГС.

Волны в магнитоактивной плазме

В магнитном поле происходит снятие вырождения по поляризации у волн в плазме, в связи с чем появляются новые ветви собственных волн. Среди них исторически выделяют:

• Альфвеновские волны
• Магнитный звук (быстрая и медленная магнитозвуковые волны)
• Обыкновенная и быстрая и медленная необыкновенные высокочастотные электронные волны
• Циклотронные волны (моды Бернштейна)
• Электронно-звуковые волны
• Дрейфовые волны (только в неоднородной плазме)

Существенную роль также играют резонансы, которые проявляются на так называемых гибридных частотах и на ионной циклотронной частоте.

Литература

• Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Физическая кинетика. — («Теоретическая физика», том X).
• Котельников И. А. Лекции по физике плазмы. Том 1: Основы физики плазмы. — 3-е изд. — СПб.: Лань, 2021. — 400 с. — ISBN 978-5-8114-6958-1.
• Котельников И. А. Лекции по физике плазмы. Том 2: Магнитная гидродинамика. — 3-е изд. — СПб.: Лань, 2021. — 446 с. — ISBN 978-5-8114-6933-8.
• В. Л. Гинзбург, А. А. Рухадзе. Волны в магнитоактивной плазме. — М.: Наука, 1975. — 254 с.