Alfvén-Geschwindigkeit

Als Alfvén-Geschwindigkeit (benannt nach dem schwedischen Physiker und Nobelpreisträger Hannes Olof Gösta Alfvén) bezeichnet man in der Plasmaphysik die Geschwindigkeit der Alfvén-Welle. Neben der langsamen und der schnellen magnetosonischen Welle spielt die Alfvén-Welle eine entscheidende Rolle bei MHD-Jets und MHD-Akkretionsflüssen.

Ähnlich wie Wasser oder Luft stellt man sich Plasma als schwingungs- und störungsfähiges Gebilde vor, in dem ionisierte Gasteilchen um ihre Ausgangsposition schwingen und so eine Welle propagieren kann. Aus dem Ansatz, dass kinetische und magnetische Energiedichte gleich groß sind:

${\displaystyle {\frac {1}{2}}\cdot \rho \cdot v^{2}={\frac {1}{2}}\cdot {\frac {B^{2}}{\mu _{0}}}}$

mit

• ${\displaystyle \rho }$ die Dichte im System
• B das Magnetfeld im Plasma
• ${\displaystyle \mu _{0}}$ die magnetische Feldkonstante

ergibt sich die Alfvén-Geschwindigkeit für ein ideales (Viskosität ${\displaystyle \mu =0}$ und elektrische Leitfähigkeit ${\displaystyle \sigma =\infty }$) inkompressibles MHD-Plasma als Gleichverteilungslösung zu:

${\displaystyle v=c_{A}={\frac {|{\vec {B}}|}{\sqrt {\mu _{0}\cdot \rho }}}}$

An dem Ausdruck ist ersichtlich, dass die Alfvén-Geschwindigkeit nicht nur linear mit dem Magnetfeld wächst, sondern auch mit abnehmender Massedichte.

Literatur

Klaus G. Strassmeier: Aktive Sterne – Laboratorien der solaren Astrophysik. Springer Verlag 1997, ISBN 978-3-7091-7420-3