Винтовая мода m = 1 в тонком плазменном шнуре с разрывным вертикальным магнитным полем

Abstract

Рассматриваются условия реализации и устойчивости винтовых мод с азимутальными волновыми числами m=±1 в цилиндрическом плазменном шнуре с криволинейным магнитным полем, по которому течет однородный ток вдоль оси шнура. Предполагается, что внутри и снаружи шнура есть постоянные вертикальные магнитные поля, шнур окружен бестоковой плазмой, а за его границей азимутальное магнитное поле уменьшается обратно пропорционально расстоянию от границы шнура. В приближении «тонкого» плазменного шнура получены дисперсионные уравнения для устойчивых и неустойчивых мод. Анализ этих уравнений проведен для случая разрывного вертикального магнитного поля на границе шнура. Определены условия распространения указанных волновых мод. Получено, что неустойчивые моды с m=±1 не реализуются. Результаты работы могут быть использованы для интерпретации поведения солнечных магнитных трубок по измерениям с космических аппаратов.

Розглядаються умови реалізації і стійкості гвинтових мод з азимутальними хвильовими числами m=±1 в циліндричному плазмовому джгуті з криволінійним магнітним полем, по якому тече однорідний струм вздовж осі джгута. Припускається, що всередині та зовні джгута є постійні вертикальні магнітні поля, джгут оточений безструмовою плазмою, а за його межами азимутальне магнітне поле зменшується обернено пропорційно відстані від границі джгута. У наближенні «тонкого» плазмового джгута отримано дисперсійні рівняння для стійких та нестійких мод. Аналіз цих рівнянь проведено для випадку розривного вертикального магнітного поля на границі джгута. Визначено умови розповсюдження вказаних хвильових мод. Отримано, що нестійкі моди з m=±1 не реалізуються. Результати роботи можуть бути використані для інтерпретації поведінки сонячних магнітних трубок за вимірами з космічних апаратів.

In this paper, we study conditions of realization and stability of kink modes with azimuthal wave numbers m=±1 in cylindrical plasma flex with twisted magnetic field and homogeneous current along its axis. We assume permanent vertical magnetic fields inside and outside the flex, which is surrounded by currentless plasma, and outside its boundary azimuthal magnetic field decreases inversely proportional to the distance from the flex’s border. We derive dispersion equations for stable and unstable modes in approximation of «thin» plasma flex. Analysis of equations for the case of discontinuous vertical magnetic field on flex’s boundary is provided. Conditions of propagation of wave modes have been defined. We have obtained that unstable modes with m=±1 can’t be realized. Results can be applied for interpretation of solar magnetic tubes behavior, using measurements provided by the spacecrafts.