Self-consistent Mean Field Theory in Weakly Ionized Media
Résumé
We present a self-consistent mean field theory of the dynamo in 3D and turbulent diffusion in 2D in weakly ionized gas. We find that in 3D, the backreaction does not alter the beta effect while it suppresses the alpha effect when the strength of a mean magnetic field exceeds the critical value $B_c \sim\sqrt{\nu_{in} \tau_n \langle {v}^2 \rangle /R_m}$. Here, $\nu_{in}$, $\tau_n$, and $R_m$ are ion-neutral collision frequency, correlation time of neutrals, and magnetic Reynolds number, respectively. These results suggest that a mean field dynamo operates much more efficiently in weakly ionized gas where $\nu_{in} \tau_n \gg 1$, compared to the fully ionized gas. Furthermore, we show that in 2D, the turbulent diffusion is suppressed by back reaction when a mean magnetic field reaches the same critical strength $B_c$, with the upper bound on turbulent diffusion given by its kinematic value. Astrophysical implications are discussed. ----- Nous avons dérivé pour les milieux faiblement ionisés le coefficient de diffusion turbulente en 2 dimensions et un modèle auto-consistent de dynamo en 3 dimensions. En 3 dimensions, la rétroaction du champ magnétique sur le champ de vitesse n'affecte pas l'effet bêta alors qu'elle réduit l'effet alpha pour des champs magnétiques assez élevés. Une valeur critique pour l'amplitude de ces champs est calculée. Ces résultats montrent qu'une dynamo est plus efficace dans un milieu faiblement ionisé que dans le cas du gaz complètement ionisé. En 2 dimensions, la diffusion turbulente est supprimée par la rétroaction quand l'intensité du champ magnétique dépasse la même valeur critique qu'en 3 dimensions. La valeur maximale de la diffusion turbulente est alors donnée par sa valeur cinématique.
Domaines
Physique Générale [physics.gen-ph]
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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