基于双流体方法的环境磁场斜度与电子惯性对等离子体中磁声波孤立子的影响

《IEEE Journal of Photovoltaics》：Impact of Obliqueness of Ambient Magnetic Field and Electron Inertia on Magnetosonic Solitons in Plasmas With Two-Fluid Approach

　　

摘要：

采用两流体磁化等离子体方法研究了存在斜向环境磁场和电子惯性的磁声波，其中忽略离子温度（冷），同时考虑等温电子压力。在线性极限下，得到了包含慢磁声波（SMSW）和快磁声波（FMSW）的色散关系，由于模型中包含了电子惯性波长，因此出现了色散效应。还讨论了 SMSW 和 FMSW 的极限情况。在非线性的分析中，推导了磁声孤子的柯特卫格 - 德弗里（KdV）方程，并获得了以压缩电子密度结构表示的解。研究发现，环境磁场的斜角和电子惯性对 KdV 方程的色散系数和孤子的形成都有强烈的影响。还发现，对于环境磁场的斜度，磁声波孤子的等离子体模型在范围 0°<θ<90° 中仍然有效，分别适用于 FMSW 和 SMSW。发现了沿波传播方向的微扰电场分量对应的非线性双极性结构，同时也获得了 FMSW 和 SMSW 分别对应的垂直于波传播方向的微扰电场和磁场分量的压缩性和稀疏性孤子结构。我们的发现具有普适性，适用于空间和实验室等离子体中的磁声波观测。