Читать онлайн «Магнитная гидродинамика»

1957 г. Июль Т. LX/I, вып. УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА С И. Сыроватский СОДЕРЖАНИЕ Введение 247 1. Основные уравнения 248 2. Распространение малых возмущений 255 3. Поверхности разрыва и ударные волны 260 4. Некоторые решения уравнений магнитной гидродинамики 268 5. Усиление магнитного поля. Гидромагнитное динамо 275 6. Проблемы устойчивости 280 7. Магнитогидродинамическая турбулентность 290 Цитированная литература 301 ВВЕДЕНИЕ Магнитная гидродинамика изучает взаимодействие электромагнитно- го поля с жидким или газообразным проводником, рассматриваемым как сплошная среда. Ее теоретический фундамент составляют классические уравнения электромагнитного поля и гидродинамические уравнения дви- жения сплошной среды. До недавнего времени этот круг вопросов оста- вался вне поля зрения физики. Дело в том, что характерные для магнит- ной гидродинамики явления могут быть обнаружены лишь в протяжен- ной жидкой или газообразной среде, обладающей высокой электрической проводимостью. С такой средой, как правило, приходится иметь дело в астрофизике, однако ее трудно реализовать в лабораторных условиях. Исключение составляют ртуть и расплавленные металлы. Изучение динамики ртути в магнитном поле 74 ' ' 5 как раз и явилось одним из пер- вых исследований по магнитной гидродинамике. Эти работы были вызва- ны идеей электромагнитного ртутного насоса, но ввиду его недостаточной эффективности не получили дальнейшего развития. Лишь в последние го- ды, в связи с развитием техники ядерных реакторов с металлическим теп- лоносителем, вновь возник интерес к электромагнитным насосам и изме- рительным приборам, основанным на магнитогидродинамических эффек- 123а 135 тах - · Некоторые магнитогидродинамические явления уже сравнительно давно рассматриваются в связи с теориями земного и звездного магнетиз- ма 5 6 · 4 5 . Однако фактически возникновение и быстрое развитие магнитной гидродинамики как самостоятельной отрасли физики целиком обуслов- лено рядом новых проблем астрофизики, среди которых первостепенное значение имеют проблемы движения космических газовых масс и проис- хождения космических лучей. Необходимость привлечения к исследованию ряда проблем астрофи- зики теории взаимодействия проводящей среды с электромагнитным по- лем впервые была четко сформулирована Альфвеном 5 . Он обратил вни- мание па следующие хорошо известные обстоятельства. Во-первых, меж- звездный газ, атмосферы звезд и вещество внутри звезд высоко ионизованы '248 си.