نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی شهرکی پور
• محبوب حسین پور

دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز

چکیده

در این مقاله با استفاده از شبیه­سازی دو بعدی ذره در سلول ناپایداری پلاسموئیدی بدون برخورد، امواج ایجاد شده در حین شکل­گیری و رشد پلاسموئیدها در تاج خورشید مورد بررسی قرار می­گیرد. باز اتصالی مغناطیسی به عنوان یک پدیدۀ اساسی در تبدیل انرژی مغناطیسی به انرژی گرمایی و شتاب­دار کردن ذرات باردار در فضا و پلاسماهای اخترفیزیکی شناخته می­شود. در این پدیده، انرژی مغناطیسی ذخیره شده به صورت ناگهانی به شکل جت­های پلاسمایی و شتاب ذرات غیر حرارتی و ذرات باردار نسبیتی آزاد می­شود. در سامانه­های بزرگی مانند سامانه­های خورشیدی که طول لایۀ جریان بسیار بیشتر از ضخامت آن است، لایۀ جریان در چندین نقطه قطع می­شود و لایه­های جریان چندگانه تشکیل می­شود، بنابراین بازاتصالی مغناطیسی در چندین نقطۀ  χ رخ می­دهد و زنجیره­ای از پلاسموئیدها در اطراف نقاط χ شکل می­گیرند. پلاسموئیدها در مراحل رشد خطی و غیر خطی با یکدیگر ادغام می­شوند و پلاسموئیدهای بزرگ­تر ایجاد می­شوند. شتاب­گیری ذرات باردار به سمت جو زمین از مهم­ترین پیامدهای بازاتصالی مغناطیسی و ایجاد پلاسموئیدها در تاج خورشیدی و نیز در مغناطوپوز (مرز مغناطیسی) و در دنباله مغناطیسی زمین است. مطالعۀ مؤلفه­های میدان الکتریکی شتاب دهنده به ذرات از اهمیت بالایی در شناخت این ذرات باردار برخوردار است. تحلیل فوریۀ مؤلفه های میدان الکتریکی انواع مختلفی از امواج الکترومغناطیسی و الکتروستاتیکی را در دو حالت ω_ce> ω_peو  ω_ce< ω_pe در حین شکل گیری و رشد ناپایداری پلاسموئیدی نشان می­دهند. تحلیل فوریه آشکار می­کند دو موج الکترو مغناطیسی با قطبش­های راست­گرد و چپ­گرد و نیز موج سوت‌زن موازی با میدان مغناطیسی اولیه و امواج عادی و غیر عادی و مغناطو صوتی عمود با میدان مغناطیسی اولیه منتشر می­شوند.

کلیدواژه‌ها

• امواج پلاسما
• بازاتصالی مغناطیسی
• ناپایداری پلاسموئیدی
• تاج خورشیدی
• شبیه‌سازی ذره در سلول

موضوعات

• فیزیک پلاسما

عنوان مقاله [English]

Investigation of electromagnetic plasma waves in the process of formation and growth of plasmoid instability in solar corona in two regimes ωce><ωpe

نویسندگان [English]

• mahdi shahraki pour
• Mahboub Hosseinpour

Faculty of Physics, University of Tabriz, Tabriz, Iran

چکیده [English]

Using two-dimensional particle-in-cell simulation of collisionless plasmoid instability, the waves generated during formation and growth of plasmoids are investigated. Magnetic reconnection is recognized as a fundamental phenomenon in the conversion of magnetic energy into heating energy and  particles acceleration in space and astrophysical plasmas. In this phenomenon stored magnetic energy abruptly released in form of violent plasma jets and non-thermal particles acceleration and relativistic particle acceleration. In large systems such as solar systems that the length of the  current layer is much greater than its thickness ,current sheets are affected by complex photospheric motion or external disturbances such as the eruption motion of magnetic structures. This violent plasma instability results in the breakup, fragmentation and formation of multiple current sheets. Therefore reconnection happens at several X points and magnetic islands or plasmids appear. Plasmoid chains are highly dynamic configurations and can fastly grow by coalescence bounce and repel smaller plasmoids. Understanding of the effects of charged particles on the earth's atmosphere depends on a better understanding of the plasmoid instability that we have addressed an aspect of it in this article. The acceleration of charged particles toward the earth's atmosphere is one of the most important consequences of magnetic reconnection and the formation of plasmids in the solar corona as well as in magnetopause and in the magnetotail. The study of electric field components, which are the most important factor of particle acceleration, is very important in recognizing these charged particles. Fourier analysis of electric field components shows different types of electromagnetic and electrostatic waves during the formation and growth of plasmoid instability in both states ω_ce> ω_pe and ω_ce< ω_pe. This analysis reveals that two electromagnetic right and left-hand polarized modes and whistler wave parallel to the initial magnetic field and also the extraordinary mode, ordinary mode and magnetosonic wave perpendicular to the current sheet are excited.

کلیدواژه‌ها [English]

• plasma waves
• magnetic reconnection
• plasmoid instability
• solar corona
• particle-in-cell simulation