VLNY V PLAZMATU
ÚvodVzhledem ke kolektivnímu chování plazmatu (eletrickým a magnetickým polím) se plazmatem může šířit široká řada oscilací a vln na akustických, radiových a optických frekvencích. Zhruba lze tyto vlny rozdělit do dvou skupin. První skupina souvisí s oscilacemi iontů (na obrázku červené křivky). Tyto vlny mají nízké frekvence. Jde o zvukové vlny ovlivněné přítomností magnetického pole. Někdy jim říkáme magnetoakustické vlny. Jejich typickou frekvencí je plazmová frekvence iontů: ωpi = (ne2/miε0)1/2. Druhá skupina souvisí s oscilacemi elektronů (modrá křivka na obrázku). Tyto vlny mají radiové či optické frekvence a souvisí s elektromagnetickými vlnami šířícími se plazmatem. Typickou frekvencí je plazmová frekvence elektronů: ωpe = (ne2/meε0)1/2.
Magnetoakustické vlnyExploduje-li v normálním homogenním prostředí nálož, šíří se zvuková vlna v kulových vlnoplochách. Zvuk v plazmatu se chová odlišně. Samo plazma je anizotropní prostředí. To je způsobeno přítomností magnetického pole. Zvuková vlna je ovlivněna magnetickým polem, navíc se šíří anizotropním prostředím. Vlnoplochy nejsou kulové a mají komplikovanější tvar:
Na obrázku je znázorněno šíření zvukových vln, které je modifikováno přítomností magnetického pole (magnetozvukové, resp. magnetoakustické vlny). Jednotlivé mody vln se nazývají: Alfvénova vlna (AW), pomalá magnetická vlna (S) a rychlá magnetoakustická vlna (F). Na radiální ose polárního diagramu je vynášena fázová rychlost vf = ω/k, na axiální úhel α mezi směrem šíření a směrem magnetického pole B. Elektromagnetické vlnyPodobně jako v jiných anizotropních prostředích se i v plazmatu štěpí elektromagnetická vlna na řádnou (O-Ordinary) a mimořádnou (X-eXtraordinary) vlnu. Jak je patrné z úvodního diagramu, šíří se řádná vlna jen na frekvencích vyšších než je plazmová frekvence elektronů. Na nižších frekvencích je plazma pro světlo neprůhledné. To je způsobeno tím, že elektrony na nižších frekvencích stihnou sledovat vnější podněty, rozkmitají se a absorbují energii elektromagnetické vlny. Tento jev dobře známe u radiových vln v naší ionosféře. Vlny vyšších frekvencí ionosférou procházejí, je pro ně průhledná, vlny nižších frekvencí nikoli. U mimořádné vlny je otázka průhlednosti plazmatu ještě složitější.
Šíření řádné vlny (O vlny)
Šíření mimořádné vlny (X vlny)
|