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

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

$ 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.