БЕССТОЛКНОВИ́ТЕЛЬНАЯ УДА́РНАЯ ВОЛНА́

БЕССТОЛКНОВИ́ТЕЛЬНАЯ УДА́РНАЯ ВОЛНА́, рас­про­стра­няю­щая­ся в раз­ре­жен­ной плаз­ме со сверх­зву­ко­вой ско­ро­стью пе­ре­ход­ная об­ласть, в ко­то­рой про­ис­хо­дит скач­ко­об­раз­ное из­ме­не­ние па­ра­мет­ров (плот­но­сти элек­тро­нов $N_\text e$ и ио­нов $N_\text i$, темп-ры $T_\text e$ и $T_\text i$, маг­нит­но­го по­ля $H$ и др.). Тол­щи­на этой об­лас­ти зна­чи­тель­но мень­ше дли­ны сво­бод­но­го про­бе­га ио­нов, так что столк­но­ве­ний час­тиц на этих рас­стоя­ни­ях не про­ис­хо­дит. Напр., при об­те­ка­нии маг­ни­то­сфе­ры Зем­ли сол­неч­ным вет­ром об­ра­зу­ет­ся удар­ная вол­на тол­щи­ной $L=$ 100 км, а дли­на сво­бод­но­го про­бе­га ио­нов в меж­пла­нет­ной плаз­ме $l_\text i=$ 10⁸ км. Б. у. в. об­на­ру­же­ны в хво­сте маг­ни­то­сфе­ры Зем­ли, а так­же при взаи­мо­дей­ст­вии звёзд­но­го вет­ра с об­ла­ка­ми меж­звёзд­но­го га­за. В ла­бо­ра­тор­ных ус­ло­ви­ях Б. у. в. на­блю­да­лись при столк­но­ве­ни­ях плаз­мен­ных сгу­ст­ков, при сжа­тии плаз­мы маг­нит­ны­ми по­ля­ми и т. п.

Дис­си­па­ция ки­не­тич. энер­гии час­тиц в Б. у. в. про­ис­хо­дит не в ре­зуль­та­те ку­ло­нов­ских столк­но­ве­ний, а вслед­ст­вие кол­лек­тив­ных эф­фек­тов – тур­бу­лент­но­сти плаз­мы.

Как и для удар­ных волн в га­зах, ме­рой ин­тен­сив­но­сти Б. у. в. яв­ля­ет­ся Ма­ха чис­ло $M$, рав­ное от­но­ше­нию ско­ро­сти вол­ны $U$ к ско­ро­сти зву­ка в сре­де $v$: $M = U / v$. В плаз­ме при­сут­ст­ву­ет неск. ти­пов волн, раз­ли­чаю­щих­ся ско­ро­стью (см. Вол­ны в плаз­ме). Так, ион­но-зву­ко­вые вол­ны рас­про­стра­ня­ют­ся со ско­ро­стью $v_\text s = (T_\text e/m_\text i)^{1/2}$ ($m_\text i$ – мас­са ио­на), маг­ни­тоз­ву­ко­вые – со ско­ро­стью $v_\text A = H/(4πN_\text im_\text i)^{1/2}$. В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти волн (сле­до­ва­тель­но, и от чис­ла Ма­ха) раз­ли­чен ха­рак­тер дис­си­па­тив­ных про­цес­сов в Б. у. в. При $1 < M < M_\text {кр}$ ($M_\text {кр}= 1,6$ для ион­но-зву­ко­вых и $M_\text {кр}= 3$ для маг­ни­тоз­ву­ко­вых волн) про­ис­хо­дит в осн. на­грев элек­тро­нов за счёт т. н. ано­маль­но­го со­про­тив­ле­ния, а рост кру­тиз­ны фрон­та сдер­жи­ва­ет­ся эф­фек­та­ми дис­пер­сии. При $M > M_\text {кр}$ про­ис­хо­дит «оп­ро­ки­ды­ва­ние» фрон­та вол­ны и воз­ни­ка­ет мно­го­по­то­ко­вое дви­же­ние ио­нов, при­во­дя­щее к их на­гре­ву. В маг­ни­то­зву­ко­вых удар­ных вол­нах экс­пе­ри­мен­таль­но об­на­ру­жен пе­ре­ход от то­ка, сфор­ми­ро­ван­но­го элек­тро­на­ми при $M < M_\text {кр}$, к то­ку ио­нов при $M > M_\text {кр}$. Это про­яв­ля­ет­ся в из­ме­не­нии тол­щи­ны фрон­та в $m_\text i/m_\text e$ раз ($m_\text e$ – мас­са элек­тро­на). При $M < M_\text {кр}$ для Б. у. в., рас­про­стра­няю­щих­ся под уг­лом к маг­нит­но­му по­лю, ха­рак­тер­но су­ще­ст­во­ва­ние «пред­вест­ни­ков», опе­ре­жаю­щих осн. ска­чок по­ля, то­гда как для по­пе­реч­ных волн за скач­ком по­ля мо­жет су­ще­ст­во­вать «шлейф» за­ту­хаю­щих ко­ле­ба­ний маг­нит­но­го по­ля.

Тео­ре­ти­че­ски про­бле­ма Б. у. в. наи­бо­лее по­сле­до­ва­тель­но бы­ла раз­ви­та в ра­бо­тах Р. З. Са­гдее­ва. Осн. ла­бо­ра­тор­ные экс­пе­ри­мен­ты по Б. у. в. вы­пол­не­ны в Рос­сии и за ру­бе­жом в 1960–70-х гг. Ис­сле­до­ва­ния Б. у. в. в кос­мо­се с по­мощью спут­ни­ков про­во­дят­ся с кон. 1950-х гг.

Ин­те­рес к Б. у. в. в плаз­ме свя­зан с их осо­бой ро­лью в про­ис­хо­ж­де­нии кос­мич. лу­чей и в воз­ник­но­ве­нии маг­нит­ных бурь в маг­ни­то­сфе­ре Зем­ли, а так­же с ис­сле­до­ва­ния­ми им­пульс­но­го тер­мо­ядер­но­го син­те­за, где соз­да­ние вы­со­ких плот­но­стей энер­гии со­про­во­ж­да­ет­ся об­ра­зо­ва­ни­ем ус­ко­рен­ных ио­нов не­те­п­ло­во­го про­ис­хо­ж­де­ния.