КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯЦИИ В РАЗРЕЖЕННОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ, ВЫЗВАННЫЕ ДИСПЕРСИЕЙ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН

На основе учета эффектов теплопроводности и нагрева/радиационных потерь изучается дисперсия акустических волн в разреженной высокотемпературной плазме на примере плазмы солнечной короны. Для функции радиационных потерь используется аналитическая аппроксимация, построенная по значениям, найденным при помощи кода CHIANTI. Показано, что появление квазипериодических осцилляций в акустических волнах может быть объяснено специфическими свойствами дисперсии, связанными с наличием минимума групповой скорости в пространстве волновых чисел. Вейвлет-спектр акустических колебаний в этом случае имеет структуру, названную «бумерангом». Предложена процедура расчета периодов с использованием построенной дуги «бумеранга». Предполагается, что начальное возмущение плазмы имеет форму локализованного импульса, имеющего высокие дисперсионные качества в силу своего широкого спектра. Такой подход имеет основания, известно, например, что различного рода нестационарные процессы в солнечной короне генерируются под действием кратковременных импульсов со стороны конвективных ячеек. Спектр временного сигнала, рассматриваемого в некоторой точке наблюдения, получается непрерывный, и нахождение периодов производится по имеющимся в спектре локальным максимумам. В этом смысле понятие квазипериодических осцилляций отличается от традиционного, где имеется в виду наличие конечного или счетного количества периодов, между которыми имеется определенная связь. Расчеты проводятся на примере высокотемпературной плазмы солнечной короны, где квазипериодические осцилляции наблюдаются повсеместно и могут служить инструментом исследования физических свойств корональной плазмы.

1. Бембитов Д.Б., Шивидов Н.К., Михаляев Б.Б. Акустические волны в разреженной высокотемпературной плазме // Вестник НИЯУ МИФИ, 2022. Т. 11. № 4. С. 288.

2. Derteev S., Shividov N., Bembitov Dz., Mikha-lyaev B. Damping and dispersion of non-adiabatic acoustic waves in a high-temperature plasma: A radiative-loss function // Physics. 2023. V. 5. P. 215.

3. Del Zanna G., Dere K.P., Young P.R., Landi E. CHIANTI – An atomic database for emission lines. XVI. Version 10, further extensions // The Astrophysical Journal, 2021. V. 909. Р. 38.

4. De Moortel I. Longitudinal waves in coronal loops // Space Science Reviews, 2009. V. 149. P. 65.

5. Wang T.J. Waves in solar coronal loops. Low-frequency waves in space plasmas. / Ed. by Andreas Keiling, Dong-Hun Lee, Valery Nakariakov // Geophys. Monograph Series. Wiley, 2016. V. 216. P. 395.

6. De Moortel, I., Nakariakov, V.M.: 2012, Magnetohydrodynamic waves and coronal seismology: an overview of recent results // Philosophical Transactions of the Royal Society A // V. 370. P. 3193.

7. Гинзбург В.Л. Об общей связи между поглощением и дисперсией звуковых волн // Акустический журнал, 1955. Т. 1. Вып. 1. С. 31.

8. Belov S.A., Molevich N.E., Zavershinskii D.L. Dispersion of slow magnetoacoustic waves in the active region fan loops introduced by thermal misbalance // Solar Physics, 2021. V. 296. P. 122.

9. Nakariakov V.M., Kolotkov D.Y., Kupriyanova E.G., Mehta T., Pugh C.E., Lee D.-H., Broomhall A.-M. Non-stationary quasi-periodic pulsations in solar and stellar flares // Plasma Physics and Controlled Fusion, 2019. V. 61. 014024. Р. 9.

10. Куприянова Е.Г., Колотков Д.Ю., Накаряков В.М., Кауфман А.С. Квазипериодические пульсации в солнечных и звездных вспышках. Обзор // Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6. № 1. С. 3.

11. Zavershinskii D.I., Kolotkov D.Y., Nakariakov V.M., Molevich N.E., Ryashchikov D.S. Formation of quasi-periodic slow magnetoacoustic wave trains by the heating/cooling misbalance // Physics of Plasmas, 2019. V. 26. 082113.

12. Kolotkov D.Y., Nakariakov V.M., Moss G., Shellard P. Fast magnetoacoustic wave trains: from tadpoles to boomerangs // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2021. V. 505. P. 3505-3515.

13. Krishna Prasad S., Banerjee D., Van Doorsselaere T. Frequency-dependent in propagating slow magneto-acoustic waves // The Astrophysical Journal, 2014. V. 789. P. 118.