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Ann. Phys.
Volume 5, 1980
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Page(s) | 453 - 481 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys/198005050453 | |
Published online | 26 April 2017 |
Développement récent dans la théorie des ondes MHD parfaites dans les milieux présentant une structure magnétique
Recent development in the theory of perfect MHD waves in magnetically structured media
University of St. Andrews, Department of Applied Mathematics, St. Andrews, Fife, Scotland.
Il devient de plus en plus clair que la structure magnétique de l’atmosphère solaire n’est nullement continue. Elle est au contraire caractérisée par de très forts gradients. Toute théorie des ondes et mouvements dans l’atmosphère solaire doit donc y prêter la plus grande attention. Cet article donne un exposé détaillé concernant la propagation des ondes sur une surface de discontinuité et sur les structures fines. Les relations de dispersion et les propriétés des ondes sont comparées à celles des ondes du milieu homogène. Les caractères du mouvement linéaire permettent déjà un nouveau regard sur des problèmes comme celui des mouvements spiculaires.
Dans la seconde partie, le champ gravitationnel est introduit dans les équations et les ondes MHD dans les structures magnétiques en présence de gravité sont calculées. On utilise l’approximation du tube mince pour calculer les variations de la fréquence de coupure avec l’altitude dans le tube. Des conditions nécessaires et suffisantes de stabilité sont obtenues. Un tube de flux de longueur finie est instable vis-à-vis de mouvement de type convectif si la longueur dépasse un certain seuil, ou, pour une longueur donnée si le champ magnétique tombe sous une valeur critique. Cette instabilité pourrait être la cause de la formation de tubes de flux intense dans la photosphère.
Abstract
The evidence is strongly accumulating that the magnetic structure in the solar atmosphere is by no means continuous. Rather, it is characterized by very strong gradients. Any theory of waves and motions in the solar atmospheric must most carefully include this aspect. In this paper a selfcontained analysis of waves near discontinuity surfaces and in these structures is presented ; the dispersion relations and wave properties are confronted to those of the more homogeneous media, and it is shown that this linear hydrodynamics already gives a promising look at such problems as spicular motions which are otherwise quite puzzling.
The gravity field is then treated on its real level of importance. MHD waves in intense flux tubes in the presence of gravity are discussed. The slender tube approximation is used, and the variation of cut off frequency with altitude in the tube is calculated. Then the stability of these waves is considered. Necessary and sufficient conditions for stability in different situations are given. It is shown that a finite length flux tube is unstable to convective type motions if its length exceed a certain threshold or, for a given length, when the magnetic field is below a critical value. It is suggested that this instability may be the cause of formation of intense magnetic fields at the photospheric level.
© Masson et Cie, Paris, 1980