ساختار موج ضربه در پلاسماهایی با توزیع کاپای منظم شده

در این پژوهش، ساختار امواج یون-صوتی ضربه‌ای در یک پلاسمای غیرمغناطیسی شامل یون‌های گرم و الکترون‌هایی با توزیع کاپای منظم شده بررسی شده است. با به‌کار بردن روش اختلال کاهشی، معادلة غیرخطی کورته وگ- دوری برگرز (k-dvb) برای دینامیک امواج یون-صوتی ضربه‌ای تعیین شده است. در اینجا، اتلاف ایجاد شده به‌وسیلة چسبندگی سینماتیکی یون نیز در نظر گرفته شده است. جواب تحلیلی معادلة غیرخطی k-dvb به‌کمک روش تانژانت هایپربولیک تعیین شده است. علاوه‌براین، جزئیات شرایط انتشار موج ضربه‌ای به‌صورت نوسانی و یا یکنواخت نیز به‌صورت تحلیلی بررسی شده است. مشاهده می‌شود که اگر چسبندگی محیط پلاسما نسبتاً کوچک باشد، امواج ضربه‌ای نوسانی قابلیت انتشار در محیط پلاسمای مد نظر را خواهند داشت.  همچنین مشاهده می‌شود که الکترون‌هایی با توزیع کاپای منظم شده می‌توانند ساختار امواج ضربه‌ای را تصحیح کنند. به‌عبارت دیگر، هر دو موج ضربه‌ای با دامنة مثبت و منفی قابلیت انتشار در محیط پلاسمای حاضر را دارند. وابستگی ساختار موج ضربه‌ای به پارامترهای مربوط به توزیع الکترون‌ها ( αو k ) و ضریب چسبندگی یون‌ها نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند در درک پدیده‌های الکتروستانیکی غیرخطی در پلاسماهای فضایی با الکترون‌های دارای توزیع کاپای منظم شده مفید باشند.

shock wave structure in plasmas with regularized kappa-distributed electrons

in this study, the structure of ion-acoustic shock waves in an unmagnetized plasma consisting of warm ions and regularized kappa-distributed electrons has been investigated. using the reductive perturbation method, the nonlinear korteweg-de vries-burgers (k-dvb) equation is derived for the dynamics of ion-acoustic shock waves. here, the dissipation generated by the ion kinematic viscosity is also considered. the analytical solution of the k-dvb equation is obtained by employing the tangent hyperbolic (tanh) method. in addition, the analytical conditions for the propagation of oscillatory and monotonic shock structures are also discussed in detail. it is observed that when the viscosity of the plasma medium is fairly small, the oscillating shock waves will be able to propagate in the present plasma medium. furthermore, it is seen that the regularized kappa-distributed electrons can modify the structure of shock waves. in other words, both positive and negative amplitude shock waves can be propagated in the present plasma model. the dependence of shock structures on the parameters related to electron distribution (i.e.,  and ) and the kinematic viscosity of ions are also discussed. the results of this study may be useful for understanding nonlinear phenomena in space/astrophysics plasmas where regularized kappa distributed electrons are assumed.