Ио́нно-звуковы́е во́лны (также просто ионный звук) — продольные квазиэлектростатические волны в плазме, связанные с колебанием ионов. Могут возбуждаться в однородной изотропной плазме, в которой температура электронов значительно выше, чем температура ионов.

Существование ионно-звуковых волн возможно только при выполнении условия

где ,  — тепловые скорости ионов и электронов соответственно, ,  — частота и волновое число волны. Таким образом, фазовая скорость ионно-звуковой волны должна быть значительно выше, чем тепловая скорость ионов, но значительно ниже, чем тепловая скорость электронов.

В этом случае дисперсионное соотношение для ионно-звуковых волн имеет вид

где

 — скорость ионного звука (здесь  — температура электронов,  — масса ионов);

 — дебаевский радиус электронов (здесь e — элементарный заряд,  — невозмущённая концентрация электронов)

В случае больших длин волн, для которых , дисперсионное соотношение принимает вид линейной зависимости , характерной для звуковых волн. В случае же коротких длин волн, для которых справедливо обратное соотношение , фазовая скорость ионно-звуковых волн стремится к нулю, а их частота стремится к плазменной ионной частоте

Таким образом, происходит вырождение волн в колебания плазмы.

В случае, если температуры электронов и ионов отличаются слабо, фазовая скорость ионно-звуковых волн близка к тепловой скорости ионов, что приводит к сильному бесстолкновительному затуханию волн и передачи их энергии частицам плазмы.

При увеличении амплитуды ионно-звуковых волн начинают сказываться нелинейные эффекты, которые приводят к укручения фронта волны. Однако дисперсия препятствует укурчению и, в конечном итоге, может приводить к существованию особого класса нелинейных ионно-звуковых волн — так называемых ионно-звуковых солитонов, представляющих собой устойчивые уединённые возмущения ионной плотности, распространяющейся в пространстве.

Литература

• 4.1.3. Ионно-звуковые колебания // Электродинамика плазмы / А. И. Ахиезер. — 2-е изд., перераб.. — М.: Наука, 1974. — С. 152—154. — 720 с. — 5000 экз.