Иркутск, Россия
Заметка носит методический характер и посвящена определению понятия линейной альфвеновской моды. Существуют два определения — электродинамическое и гидродинамическое. В первом случае альфвеновской модой считается волна с потенциальным поперечным электрическим полем. Во втором случае с альфвеновской модой чаще идентифицируются волны, движение плазмы в которых носит чисто вихревой характер. Хотя эти определения эквивалентны в однородной плазме, при учете кривизны магнитного поля они несовместимы: если поперечное электрическое поле является чисто потенциальным, то у скорости движения плазмы имеется не только вихревая, но и потенциальная составляющая, и наоборот. Электродинамическое и гидродинамическое определения эквивалентны только в том случае, если у электрического поля волны полностью отсутствует компонента вдоль бинормали к внешнему магнитному полю. Однако в природе таких волн не существует.
альфвеновские волны, магнитосфера, солнечная корона, кривизна силовых линий
1. Кадомцев Б.Б. Коллективные явления в плазме. М.: Наука, 1988. 304 с.
2. Климушкин Д.Ю. Метод описания альфвеновской и магнитозвуковой ветвей колебаний неоднородной плазмы. Физика плазмы. 1994. Т. 20. С. 309-315.
3. Кобанов Н.И., Чупин С.А.,Челпанов А.А. К поиску наблюдательных проявлений альвеновских волн в солнечных факелах. Письма в Астрономический журнал. 2017. T. 43. C. 925-934.
4. Леонович А.С., Мазур В.А. Линейная теория МГД-колебаний в магнитосфере. М.: Физматлит, 2016. 480 с.
5. Челпанов А.А., Челпанов М.А., Кобанов Н.И., Сотникова Р.Т. Сравнение основных характеристик колебаний хромосферы Cолнца и магнитосферы по исследованиям, выполненным в ИСЗФ СО РАН. Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 4. С. 14-22. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-44201802.
6. Alperovich L.S., Fedorov E.N. Hydromagnetic Waves in the Magnetosphere and the Ionosphere. Springer. 2007. 426 p. DOI:https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6637-5.
7. Belcher J.W., Davis L. Large-amplitude Alfvén waves in the interplanetary medium, 2. J. Geophys. Res. 1971. Vol. 76, iss. 16. P. 3534-3563. DOI:https://doi.org/10.1029/JA076i016p03534.
8. Cheremnykh O.K., Parnowski A.S., Burdo O.S. Ballooning modes in the inner magnetosphere of the Earth. Planetary Space Sci. 2004. Vol. 52. P. 1217-1229. DOI: 10.1016/ j.pss.2004.07.014.
9. Jess D.B., Mathioudakis M., Erd’elyi R., et al. Alfvén waves in the lower solar atmosphere. Science. 2009. Vol. 323, iss. 5921. P. 1582-1585. DOI:https://doi.org/10.1126/science.1168680.
10. Leonovich A.S., Kozlov D.A. Coupled guided modes in the magnetotails: spatial structure and ballooning instability. Astrophys. Space Sci. 2014. Vol. 353. P. 9-23. DOI:https://doi.org/10.1007/s10509-014-1999-3.
11. Mager O.V. Alfvén waves generated through the drift-bounce resonant instability in the ring current: A THEMIS multi-spacecraft case study. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2021. Vol. 126. e2021JA029241. DOI:https://doi.org/10.1029/2021JA029241.
12. Mikhailova O.S., Smotrova E.E., Mager P.N. Resonant generation of an Alfvén wave by a substorm injected electron cloud: A Van Allen probe case study. Geophys. Res. Lett. 2022. Vol. 49. e2022GL100433. DOI:https://doi.org/10.1029/2022GL100433.
13. Nakariakov V.M., Pilipenko V., Heilig B., et al. Magnetohydrodynamic oscillations in the solar corona and Earth’s magnetosphere: towards consolidated understanding. Space Sci. Rev. 2016. Vol. 200. P. 75-203. DOI:https://doi.org/10.1007/s11214-015-0233-0.
14. Rubtsov A.V., Mager P.N., Klimushkin D.Yu. Ballooning instability of azimuthally small scale coupled Alfvén and slow magnetoacoustic modes in two-dimensionally inhomogeneous magnetospheric plasma. Physics of Plasmas. 2018. Vol. 25. 102903. DOI:https://doi.org/10.1063/1.5051474.
15. Ruderman M.S., Petrukhin N.S. Existence of purely Alfvén waves in magnetic flux tubes with arbitrary cross-sections. Physics. 2022. Vol. 4. P. 865-872. DOI:https://doi.org/10.3390/physics4030055.
16. Shi X., Hartinger M.D., Baker J.B.H., et al. Multipoint conjugate observations of dayside ULF waves during an extended period of radial IMF. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2020. Vol. 125. e2020JA028364. DOI:https://doi.org/10.1029/2020JA028364.
17. Southwood D.J., Saunders M.A. Curvature coupling of slow and Alfvén MHD waves in a magnetotail field configuration. Planetary Space Sci. 1985. Vol. 33. P. 127-134. DOI: 10.1016/ 0032-0633(85)90149-7.
18. Tamao T. Direct contribution of oblique field-aligned currents to ground magnetic fields. J. Geophys. Res. 1986. Vol. 91, iss. A1. P. 183-189. DOI:https://doi.org/10.1029/JA091iA01p00183.
19. Tu C.Y., Marsch E. MHD structures, waves and turbulence in the solar wind: Observations and theories. Space Sci. Rev. 1995. Vol. 73. P. 1-210. DOI:https://doi.org/10.1007/BF00748891.
20. Yamamoto K., Seki K., Matsuoka A., et al. A Statistical study of the solar wind dependence of multi-harmonic toroidal ULF waves observed by the Arase satellite. J. Geophys. Res.: Space Phys. 2022. Vol. 127. e2021JA029840. DOI: 10.1029/ 2021JA029840.
