The existence and properties of low Mach-number () electrostatic collisionless shocks are investigated with a semi-analytical solution for the shock structure. We show that the properties of the shock obtained in the semi-analytical model can be well reproduced in fully kinetic Eulerian Vlasov–Poisson simulations, where the shock is generated by the decay of an initial density discontinuity. Using this semi-analytical model, we study the effect of the electron-to-ion temperature ratio and the presence of impurities on both the maximum shock potential and the Mach number. We find that even a small amount of impurities can influence the shock properties significantly, including the reflected light ion fraction, which can change several orders of magnitude. Electrostatic shocks in heavy ion plasmas reflect most of the hydrogen impurity ions.
低マッハ数静電衝撃波の存在と特性を、衝撃波構造に対する半解析解を用いて調査する。半解析モデルで得られた衝撃波の特性が、初期密度不連続の減衰によって生成される完全運動論的オイラー・ブラソフ・ポアソンシミュレーションにおいて良好に再現されることを示す。この半解析モデルを用いて、電子とイオンの温度比および不純物の存在が、最大衝撃波ポテンシャルとマッハ数の両方に及ぼす影響を研究する。不純物が少量であっても、反射された軽イオンの割合を含む衝撃波の特性に有意な影響を及ぼし、その割合は数桁変化し得ることが分かる。重イオンプラズマ中の静電衝撃波は、水素不純物イオンの大部分を反射する。