Дубинов А.Е., Дубинова А.А. «Нелинейная теория ионно-звуковых волн в идеальной плазме с вырожденными электронами» Физика плазмы, 33, № 10, с. 935-947 (2007)

Построена нелинейная теория стационарных ионно-звуковых волн в идеальной плазме, в которой электронная компонента представляет собой вырожденный ферми-газ, а ионная компонента – классический газ. Определены области параметров, при которых может существовать такая плазма, и получены дисперсионные уравнения ионно-звуковых волн, которые позволили определить величину линейной скорости ионного звука. Развиты аналитические газодинамические модели ионного звука в случаях, когда ионная компонента считалась холодным, изотермическим или адиабатическим газом, причем решения уравнений всех моделей доведены до квадратур. Вычислены профили дозвуковой периодической и сверхзвуковой уединенной волн и определены верхние критические значения числа Маха уединенной волны. Для случая холодных ионов критическое число Маха удалось выразить в виде явной точной формулы.

Копнин С.И., Косарев И.Н., Попель С.И., Минг Ю. «Пылевые звуковые солитоны в плазме запыленной ионосферы Земли» Физика плазмы, 31, № 3, с. 224-232 (2005)

В нижней части ионосферы Земли на высотах 80–95 км наблюдаются слоистые структуры, известные как серебристые облака и полярные мезосферные радиоотражения. Предполагается, что эти структуры связаны с наличием большого количества заряженной пыли или аэрозоля. Слой нижней ионосферы, где присутствует значительное количество пыли, носит название "запыленной ионосферы". Знак заряда пылевых частиц зависит от материала, из которого частицы состоят. Как правило, частицы состоят изо льда. В их составе возможны примеси металлов. В случае, если в состав пылевой частицы входит существенная доля металлов, частица может приобрести положительный заряд. Для частиц же, состоящих из чистого льда, заряд отрицательный. Распределение пылевых частиц по зарядам существенным образом влияет на ионизационные свойства пылевых структур в запыленной ионосфере и их характер. Исследовано влияние знака заряда пылевых частиц на свойства пылевых звуковых солитонов, распространяющихся в запыленной ионосфере. Показано, что в случае положительных зарядов частиц пылевые звуковые солитоны соответствуют "горбу" ("ямке") электронной (ионной) концентрации. В случае отрицательных зарядов пылевых частиц ситуация противоположная. Указанные различия в свойствах пылевых звуковых солитонов могут быть использованы для диагностики плазмы серебристых облаков и полярных мезосферных радиоотражений.

Ковалева И.Х. «Ионно-звуковые солитоны огибающей во взрывных ионосферных экспериментах» Физика плазмы, 34, № 1, с. 78-86 (2008)

Исследованы параметры ионосферной плазмы, в которых могут существовать устойчивые ионно-звуковые солитоны огибающей, распространяющиеся перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Определены их амплитуды, частоты и длины волн. Проведено сопоставление с экспериментальными данными. Выдвинуто предположение, что такие солитоны играют существенную роль в формировании ионизационного фронта и его движении поперек магнитного поля, а также формируют флуктуационный предвестник при взрывных ионосферных экспериментах.

Прудских В.В. «Ионно-звуковые солитоны в биионной пылевой плазме» Физика плазмы, 34, № 11, с. 1033-1040 (2008)

Исследуется распространение ионно-звуковых солитонов в теплой плазме, содержащей ионы двух сортов и заряженную пыль. В приближении уравнения Кортевега–де Фриза показано, что существует непрерывный ряд значений критической плотности отрицательных ионов, разделяющий области существования солитонов сжатия и разрежения. Для критической плотности в следующем порядке разложения получено модифицированное уравнение Кортевега–де Фриза. Выяснено, что его нелинейный коэффициент положителен при любых значениях плотности пыли и масс положительных и отрицательных ионов. В случае, когда плотность отрицательных ионов близка к критической, найдено солитонное решение, учитывающее действие как квадратичной, так и кубической нелинейности. На основании анализа квазипотенциала рассмотрено распространение уединенной волны произвольной амплитуды и показано, что диапазон изменения плотности пыли вокруг критического значения, в пределах которого возможно одновременное существование волн положительного и отрицательного потенциала, достаточно широк.

Прудских В.В. «Об ионно-звуковых солитонах большой амплитуды в биионной плазме» Физика плазмы, 35, № 12, с. 1133-1139 (2009)

В рамках газодинамического метода исследуются условия существования ионно-звуковых солитонов большой амплитуды в плазме с приместью отрицательных ионов. Показано, что зависимость предельного числа Маха, ограничивающего сверху область существования солитонов сжатия, от температуры положительных ионов носит немонотонный характер. Следствием этого является наличие при некоторых фиксированных плотностях отрицательных ионов одной или двух температурных границ, разделяющих области существования и отсутствия солитонов. Найдено, что для солитонов разрежения учет инерции электронов является критически значимым, а ограничение на число Маха таких волн связано не с полной декомпрессией электронов внутри волны, как это считалось ранее, а с достижением ими в центре волны звуковой скорости, выше которой невозможны передача назад в электронный поток действия, связанного с тепловым давлением, и существование гладких неразрывных решений.

El-Sayed Mowafy Ahmed «Nonlinear ion acoustic solitary waves in electron-positron inhomogeneous plasma» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 3, http://vmu.phys.msu.ru/toc/2016/3 (2016)

A theoretical investigation has been made for studying the propagation of ion-acoustic waves (IAWs) in a weakly inhomogeneous, collisionless, unmagnetized, three-component plasmas, whose constituents are inertial ions, nonthermal electrons, and Boltzmannian positrons. Employing reductive perturbation method (RPM), the variable coefficients Korteweg–de Varies equation (KdV) is derived. At the critical ion density, the KdV equation is not suitable for describing the system. Thus, a new set of stretched coordinates is considered to derive the modified variable coefficients KdV equation. Above (below) this critical point the system supports compressive (rarefactive) solitons. The effect of plasma parameters on the soliton profile has been considered. It has been shown that the width and the amplitude of the soliton affected by wave propagation speed, ratio of positron-to-electron density, and nonthermal parameter.

Балмашнов А.А., Калашников А.В., Калашников В.В., Степина С.П., Умнов А.М. «Формирование ЭЦР-плазмы в диэлектрическом плазмопроводе при реализации условия самовозбуждения стоячей ионно-звуковой волны» Прикладная физика, № 2, с. 57-60 (2016)

Экспериментально установлено, что в диэлектрическом плазмопроводе при ЭЦР-разряде и в условиях реализации возбуждения стоячей ионно-звуковой волны формируется пространственно локализованное плазменное образование с высокой яркостью свечения. На основе полученных результатов делается вывод о возможности создания компактных источников интенсивного излучения, спектр которых определяется типом рабочего газа или смеси газов, источников интенсивных потоков химически-активных частиц, а также источника плазмы для двигателя коррекции орбит легких космических аппаратов

Белов А.С., Марков Г.А. «Генерация звуковых волн ВЧ-разрядом геликонного типа» Физика плазмы, 32, № 9, с. 826-831 (2006)

Исследуется генерация ионного и магнитного звука в плазменно-волновом разряде вистлеровского диапазона частот в продольном магнитном поле (ω_LH <<ω << ω_Нe,, где ω_LH, ω_He и ω_Hi – гирочастоты электронов и ионов соответственно). Возбуждение звука объясняется распадом ВЧ гибридной моды, формирующей плазменный волновод, на НЧ звуковые и новые ВЧ-волны, удовлетворяющие дисперсионным соотношениям для волновода и условиям распада. "Резонансный" характер возбуждения звука обусловлен необходимостью одновременного удовлетворения целого ряда условий генерации волн в волноводе и соответствующих согласованных нелинейных волновых процессов в нем. Неожиданным эффектом является генерация магнитного звука волнами вистлеровского диапазона. Для определения параметров плазмы предложена диагностическая методика, позволяющая определить тепловую скорость электронов, используя распадные и дисперсионные соотношения для волн в разрядном канале.

Копнин С.И., Попель С.И., Минг Ю. «Модуляционное возбуждение низкочастотных пылевых звуковых колебаний в нижней ионосфере Земли» Физика плазмы, 33, № 4, с. 323-336 (2007)

Во время метеорных потоков Персеиды, Леониды, Геминиды, Ориониды на фоне радиошумов ионосферы регистрировались устойчивые низкочастотные линии в диапазоне 20–60 Гц. Предложен физический механизм возникновения данного эффекта. Установлена связь эффекта с модуляционным взаимодействием электромагнитных и пылевых звуковых волн. Приведено описание динамики компонент комплексной (пылевой) ионосферной плазмы, возникновение пыли в которой обусловлено эволюцией метеорного вещества. Рассмотрены условия существования пылевых звуковых волн в ионосфере. Показано, что диссипация их энергии происходит в основном за счет столкновений нейтральных частиц с заряженными пылевыми частицами. Рассмотрена модуляционная неустойчивость электромагнитых волн в условиях комплексной (пылевой) ионосферной плазмы. Показана связь модуляционной неустойчивости с нелинейным джоулевым нагревом, пондеромоторной силой, процессами зарядки и динамики пылевых частиц. Определены инкременты, условия развития и пороги модуляционной неустойчивости электромагнитных волн как в ночное, так и в дневное время. Показано, что низкочастотные возмущения, возбужденные в результате модуляционного взаимодействия, связаны с пылевыми звуковыми колебаниями. Таким образом, предложен механизм возникновения радиошумов в диапазоне частот 20–60 Гц во время вторжения метеорных потоков.

Рухадзе А.А., Вавилин К.В. «Геликонный источник плазмы в ионно-звуковой области частот» Физика плазмы, 33, № 9, с. 859-864 (2007)

Теоретически исследован геликонный источник плазмы в ионно-звуковой области частот. Показано, что даже в случае чисто индуктивной антенны, возбуждающей геликонную волну в плазме в ионно-звуковой области частот, эффективное сопротивление, характеризующее поглощение энергии высокочастотного поля, определяется ионно-звуковым полем, порождаемым геликонной волной. Расчеты показывают, что такой источник плазмы может обладать довольно высокой эффективностью.

Мещеряков А.И., Вафин И.Ю., Морозов А.Е., Голиков А.А., Нечаев Ю.И. «Измерения сопротивления излучения полоидальной антенны и фазовой скорости быстрой магнитозвуковой волны при ицр-нагреве плазмы в стеллараторе Л2-М» Физика плазмы, 34, № 3, с. 231-239 (2008)

Исследуются процессы распространения и затухания волн, возбуждаемых полоидальной антенной в водородной плазме на частоте ионного циклотронного резонанса. А именно, выполнено измерение продольной компоненты волнового вектора и длины затухания волн, возбуждаемых в плазме в режиме омического нагрева плазмы в стеллараторе Л2-М. Измерены зависимости длины затухания быстрых магнитозвуковых волн от величины магнитного поля и сопротивления излучения антенны от плотности плазмы. Подобные комплексные измерения не проводились ранее в экспериментах по ИЦР-нагреву водородной плазмы на первой гармонике ионной циклотронной частоты в тороидальных магнитных ловушках.

Копнин С.И., Попель С.И. «Генерация инфразвуковых колебаний низкочастотными пылевыми звуковыми возмущениями в нижней ионосфере Земли» Физика плазмы, 34, № 6, с. 517-526 (2008)

Показано, что возбуждение низкочастотных пылевых звуковых возмущений в результате развития модуляционной неустойчивости в ионосфере во время метеорных потоков Персеиды, Гемениды, Ориониды и Леониды может приводить к генерации инфразвуковых колебаний. Рассмотрены процессы, сопровождающие их распространение, а также обсуждается возможность регистрации указанных колебаний наблюдателем, находящимся на поверхности Земли. Обсуждается возможность возникновения акустико-гравитационных вихревых структур в области существования пылевых звуковых возмущений. Возможным проявлением их генерации во время метеорных потоков Персеиды, Гемениды, Леониды, Ориониды может служить усиление относительной интенсивности зеленого излучения ночного неба на величину порядка десяти процентов, что связано с формированием нелинейных (вихревых) структур на высотах 110–120 км.

Дубинов А.Е., Сазонкин М.А. «Нелинейная теория ионно-звуковых волн в электрон–позитрон–ионной плазме» Физика плазмы, 35, № 1, с. 18-28 (2009)

Развита аналитическая нелинейная газодинамическая теория ионно-звуковых волн в e–p–i-плазме, когда волна для всех компонент плазмы представляет собой политропный процесс сжатия-разрежения. Найдено точное решение исходных уравнений и проведен точный анализ решения методом псевдопотенциала Бернулли. Определены область параметров, в которой существуют периодические волны, и область, в которой существуют уединенные волны (солитоны). Доказано, что скорость уединенной волны не может быть меньше линейной скорости ионного звука. Построены профили всех изменяющихся в волне физических величин в дозвуковом и сверхзвуковом режимах. Результаты согласуются с данными из других работ, как с частными случаями.

Медведев Ю.В. «Ионно-звуковой солитон в плазме с конечной температурой ионов» Физика плазмы, 35, № 1, с. 70-84 (2009)

Рассмотрено влияние ионной температуры на свойства ионно-звукового солитона. Обсуждены критические параметры, роль отражeнных ионов и профиль солитона. Изучена эволюция солитона с помощью численного моделирования. Показана устойчивость стационарных решений. Проведено сравнение с солитоном Кортевега–де Вриза и с экспериментальными данными.

Прудских В.В. «Уединенные пылезвуковые волны в плазме с двухтемпературными ионами и распределением размеров пыли» Физика плазмы, 35, № 1, с. 94-101 (2009)

Исследуется распространение слабонелинейных пылезвуковых волн в пылевой плазме, содержащей два сорта различных по температуре ионов. Получены нелинейные уравнения, описывающие как квадратичную, так и кубическую нелинейность среды. Показано, что эффекты распределения размеров пыли оказывают значительное влияние на свойства пылезвуковых волн. В частности, для существования волн положительного потенциала необходимо большее различие температур двух компонент ионов, чем в случае пыли постоянного размера.

Прудских В.В. «Ионно-звуковые кноидальные волны в пылевой плазме с критической плотностью пыли» Физика плазмы, 35, № 8, с. 709-715 (2009)

Рассмотрено распространение нелинейных периодических ионно-звуковых волн в пылевой плазме при условии равенства нулю коэффициента нелинейного уравнения, описывающего квадратичную нелинейность среды. Получено уравнение и построено его решение, которые определяются кубической нелинейностью системы. Определена зависимость фазовой скорости кноидальной волны от ее амплитуды и модуля. При описании влияния высших порядков нелинейности на свойства пылевой ионно-звуковой волны получена пара связанных уравнений для потенциалов первого и второго порядков. Показано, что нелинейный поток ионов, вызванный распространением кноидальной волны в среде с кубической нелинейностью, пропорционален четвертой степени ее амплитуды.

Овчинников К.Н., Силин В.П., Урюпин С.А. «Взаимодействие электромагнитного излучения с плазмой, имеющей высокий уровень ионно-звуковой турбулентности» Физика плазмы, 35, № 12, с. 1118-1125 (2009)

В широком диапазоне частот изучены особенности отражения и поглощения монохроматической волны плазмой с осесимметричной ионно-звуковой турбулентностью. Описана анизотропия поглощения и связанная с ней трансформация падающей линейно поляризованной волны в отраженную эллиптически поляризованную волну. Найдены явные зависимости коэффициента поглощения и разности сдвигов фаз, возникающих при отражении различных компонентов поля, от параметров турбулентной плазмы.

Jannat N., Ferdousi M., Mamun A.A. «Ion-acoustic Gardner solitons in a four-component nonextensive multi-ion plasma» Физика плазмы, 42, № 7, с. 671-679 (2016)

Abdelwahed H.G., El-Shewy E.K., Aber A.Mahmoud «Time fractional effect on ion acoustic shock waves in ion-pair plasma» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 149, № 6, с. 1278-1284 (2016)

The nonlinear properties of ion acoustic shock waves are studied. The Burgers equation is derived and converted into the time fractional Burgers equation by Agrawal's method. Using the Adomian decomposition method, shock wave solutions of the time fractional Burgers equation are constructed. The effect of the time fractional parameter on the shock wave properties in ion-pair plasma is investigated. The results obtained may be important in investigating the broadband electrostatic shock noise in D- and F-regions of Earth's ionosphere.

Коник А.А., Чижонков Е.В. «Об одной разностной схеме для моделирования кильватерных волн в плазме» Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика, № 1, с. 44-48 (2016)

Приводится реализованная методом конечных разностей схема для решения системы нелинейных уравнений в частных производных, описывающей трехмерную аксиально-симметричную плазменную кильватерную волну; представлены результаты расчетов динамики кильватерной волны вплоть до опрокидывания.

Мэзон У. Физическая акустика. Применения физической акустики в квантовой физике и физике твердого тела. Т. 4 (1969)