Рассеяние альфвеновской волны на неоднородности плотности солнечного ветра

В одномерном магнитогидродинамическом (МГД) приближении рассмотрено взаимодействие нелинейной альфвеновской волны с интенсивными неоднородностями плотности в межпланетной плазме. Для более корректного изучения взаимодействия использовалось приближение холодной плазмы, поскольку тепловое давление может значительно изменять форму заданных неоднородностей концентрации плазмы. Результаты вычислительных экспеpиментов известных МГД уравнений представлены в виде трёх фильмов, демонстрирующих различные сценарии развития нелинейной динамики. Фильмы позволяют наблюдать динамическую эволюцию формы альфвеновского возмущения, а также изменения неоднородностей плотности. Для альфвеновских волн малых амплитуд это соответствует процессу линейной трансформации на неоднородностях плотности, который тоже не может быть полностью изучен аналитически. Численное моделирование подтверждает явления отражения от областей резкого изменения плотности, которые очень чувствительны к пространственным масштабам взаимодействующих объектов. Тем же способом рассмотрено рассеяние сильных волн. Если альфвеновская волна умеренной амплитуды, то она, испытывая обpатимые изменения фоpмы в области высокой плотности (осцилляции фpонта удаpной волны там ослабляются), восстанавливается затем в более pазpеженной сpеде. Сильная рассеиваемая альфвеновская волна вызывает необратимые изменения формы неоднородности плотности. Полученные результаты являются иллюстрацией процесса взаимодействия альфвеновских волн с сильными возмущениями плотности, связанными с поршневыми или взрывными ударными волнами в солнечном ветре.

The interaction of a nonlinear Alfven wave with intensive density inhomogeneities in the interplanetary plasma is studied in the one-dimensional magnetohydrodynamics (MHD) approach. For precisely consideration of these effects the approach of cold plasma is used, because the sound wave motion caused by the temperature pressure can significantly change the form of density inhomogeneities. The computer simulations of well known MHD equations are presented in animated forms for three various scenarios of the nonlinear dynamics development. They allow to observe the Alfven wave form dynamics evolution as well as the changes of density inhomogeneities with large amplitudes. For the Alfven waves with small amplitudes this corresponds to the wave linear transformation on density inhomogeneities, which also cannot be fully investigated analytically. The computer simulations confirm the reflections from areas of sharp density changes, which are very sensitive to the spatial scales of interacting objects. Strong wave is scattering wave considered in the same way. If the Alfven wave has a moderate amplitude it experiences reversible form changes in the high density region (shock wave oscillations decrease there) and then it restores itself in a more rarefy medium. The more strong scattered Alfven wave causes irreversible changes in the density inhomogeneity form. Results obtained illustrate the interaction between Alfven waves and strong density disturbances associated with piston or explosive shock waves in the solar wind.