Альвеновские волны — низкочастотные поперечные магнитогидродинамические возмущения, распространяющиеся вдоль силовых линий в проводящей жидкости или плазме. В идеальном MHD фазовая скорость — скорость Альвена v_A = B/√(μ₀ρ), где B — напряжённость поля, ρ — массовая плотность. Для протонно-электронной плазмы ρ ≈ m_p n: v_A растёт с полем и падает с плотностью. Линия длины L с закреплёнными концами поддерживает стоячие моды ξ(z,t) ∝ sin(mπz/L) cos(mπv_A t/L) — аналог натянутой струны. Бегущий импульс частично отражается на каждом конце; энергия «скачет» вдоль линии — важно для корональных петель, солнечного ветра и магнитосфер. Симулятор анимирует поперечное смещение линии, показывает срез ξ(z) и линейную дисперсию ω = k v_A, а также v_A(B) и v_A(n). Холодная одножидкостная линейная MHD-модель без диссипации, разделения ионов и электронов и кривизны фонового поля.
Для кого: Студенты курсов физики плазмы и космической физики после колебаний Ленгмюра, перед магнитосферными бурями и реконнекцией.
Ключевые понятия
Альвеновская волна
Скорость Альвена
Силовая линия
MHD
Стоячая волна
Отражение волны
Плотность плазмы
Как это работает
v_A = B/√(μ₀ρ), ρ ≈ m_p n. Слева — поперечное смещение силовой линии (ξ); справа — срез ξ(z) и ω = k v_A; внизу v_A(B) и v_A(n). Режимы: стоячая мода m или бегущий импульс с отражением от z = 0, L. Дополняет [колебания Ленгмюра](/ru/electricity/langmuir-oscillations) (электронные) низкочастотной MHD-волной вдоль B.
Часто задаваемые вопросы
Что такое v_A?
Скорость Альвена задаёт, как быстро магнитное натяжение передаёт поперечные возмущения вдоль линии. Сильнее B или меньше ρ → выше v_A.
Зачем закреплённые концы?
Якорение на границах (фотосфера–фотосфера в петле, связанные трубки) удерживает энергию и даёт стоячие моды и отражения, как у струны с закреплёнными концами.
Какая дисперсия?
В линейной сдвиговой модели ω = k v_A — фазовая скорость не зависит от длины волны вдоль поля.
Что не учтено?
Ландауовское затухание, резистивная диффузия, сжимаемая связь, кривизна линии и конечное β.