مقاله بررسی طیف‌سنجی ناپایداری حرارتی برای تعادل استوانه‌ای با جریان پس‌زمینه

چکیده

Flows are omnipresent and govern the dynamics of plasma. Solar tornadoes are a class of apparently rotating prominences, that might be formed by thermal instability. In spectroscopic studies on thermal instability background flow is commonly neglected. We here determine the effect of background flow on thermal instability in cylindrical magnetic field configurations as the influence of various parameters on the MHD spectrum. We investigate discrete thermal modes. In an analytical study, we extend upon the literature by including a generic background flow in a cylindrical coordinate system. The non-adiabatic MHD equations are linearised, Fourier-analysed, and are examined to understand how a background flow changes the continua. An approximate expression for discrete thermal modes is derived using a WKB analysis. The analytical results are then verified for a benchmark equilibrium using the eigenvalue code Legolas. The eigenfunctions of discrete thermal modes are visualised in 2D and 3D. The thermal continuum is Doppler-shifted due to the background flow, just like the slow and Alfvén continua. Discrete modes are altered because the governing equations contain flow-related terms. An approximate expression to predict the appearance of discrete thermal modes based on the equilibrium parameters is derived. All analytical expressions match the numerical results. The distribution of the density perturbations of the discrete thermal modes is not a singular condensation. 3D visualisation of the total velocity field shows that the helical field is heavily influenced by the radial velocity perturbation. We derived analytic expressions for non-adiabatic MHD modes of a cylindrical equilibrium with background flow and verified them using a coronal equilibrium. However, the equations are valid for and can be applied in other astrophysical environments.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

جریان ها همه جا هستند و پویایی پلاسما را حاکم می کنند.گردبادهای خورشیدی طبقه ای از ارائه های ظاهراً در حال چرخش هستند که ممکن است با بی ثباتی حرارتی شکل بگیرند.در مطالعات طیف سنجی در مورد ناپایداری حرارتی جریان پس زمینه معمولاً مورد غفلت قرار می گیرد.ما در اینجا تأثیر جریان پس زمینه بر بی ثباتی حرارتی در تنظیمات میدان مغناطیسی استوانه ای را به عنوان تأثیر پارامترهای مختلف در طیف MHD تعیین می کنیم.ما حالت های حرارتی گسسته را بررسی می کنیم.در یک مطالعه تحلیلی ، ما با استفاده از یک جریان پس زمینه عمومی در یک سیستم مختصات استوانه ای ، ادبیات را گسترش می دهیم.معادلات MHD غیر Adiaabatic به صورت خطی ، فوریه آنالیز شده است و برای درک چگونگی تغییر جریان پس زمینه ، Continua را تغییر می دهد.یک عبارت تقریبی برای حالت های حرارتی گسسته با استفاده از تجزیه و تحلیل WKB حاصل می شود.نتایج تحلیلی سپس با استفاده از کد EigenValue Legolas برای یک تعادل معیار تأیید می شود.عملکردهای ویژه حالتهای حرارتی گسسته در 2D و 3D مشاهده می شود.زنجیره حرارتی به دلیل جریان پس زمینه ، دقیقاً مانند آهسته و آلفون Continua ، داپلر تغییر یافته است.حالت های گسسته تغییر می کنند زیرا معادلات حاکم حاوی اصطلاحات مربوط به جریان هستند.یک عبارت تقریبی برای پیش بینی ظاهر حالت های حرارتی گسسته بر اساس پارامترهای تعادل حاصل می شود.تمام عبارات تحلیلی با نتایج عددی مطابقت دارند.توزیع آشفتگی چگالی حالتهای حرارتی گسسته ، تراکم مفرد نیست.تجسم سه بعدی از میدان سرعت کل نشان می دهد که میدان مارپیچ به شدت تحت تأثیر آشفتگی سرعت شعاعی است.ما عبارات تحلیلی را برای حالت های MHD غیر آدیاباتیک یک تعادل استوانه ای با جریان پس زمینه بدست آوردیم و آنها را با استفاده از تعادل تاج تأیید کردیم.با این حال ، معادلات معتبر هستند و می توانند در سایر محیط های اخترفیزیکی اعمال شوند.