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:

$\frac{1}{2}\cdot \rho \cdot v^2=\frac{1}{2}\cdot \frac{B^2}{{\mu }_0}$

mit

• $\rho$ die Dichte im System
• B das Magnetfeld im Plasma
• ${\mu }_0$ die magnetische Feldkonstante

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

$v=c_A=\frac{|\overrightarrow{B}|}{\sqrt{{\mu }_0\cdot \rho }}$

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