Косми́ческая магнитогидродина́мика, раздел астрофизики, изучающий динамику течений проводящих жидкостей и ионизованных газов (плазмы) в магнитном поле в космических условиях. Основы космической магнитогидродинамики были заложены в начале 1950-х гг. Х. Альвеном.
К явлениям, изучаемым космической магнитогидродинамикой, относится, в частности, земной магнетизм: в недрах Земли происходят электромагнитные процессы, создающие магнитное поле нашей планеты. В пределах области размером около 10 земных радиусов это поле образует магнитосферу Земли. Состояние магнитосферы зависит также от электромагнитного поля солнечного ветра, которое, в свою очередь, определяется солнечной активностью – совокупностью электромагнитных явлений, наблюдаемых на Солнце.
Космическая магнитогидродинамика рассматривает космическую плазму как движущуюся сплошную среду, обладающую высокой электрической проводимостью. В такой среде любые электрические поля (например, порождаемые градиентами газового давления) создают электрические токи и, как следствие, магнитные поля.
В многочисленных приложениях космической магнитогидродинамики широко используются методы магнитной гидродинамики (Сыроватский. 1957). Отличительной особенностью космической магнитогидродинамики является исследование огромных объёмов плазмы, определяемых гигантскими размерами астрономических объектов (например, звёзд, галактик). Время диссипации электрических токов в этих условиях на много порядков превышает характерное время движений плазмы в астрономических объектах (например, период вращения Солнца), а довольно часто и характерное время их эволюции. Это позволяет пренебречь затуханием магнитного поля в космической плазме и рассматривать её как идеальную среду, движущуюся вместе с магнитным полем. Магнитное поле рассматривают как совокупность силовых линий, скреплённых со средой (вмороженных в неё). Это свойство существенно упрощает решение задач космической магнитогидродинамики, превращая понятие магнитной силовой линии из чисто геометрического (как для магнитного поля в вакууме) в материальное.
В космических объектах плазма движется вместе с линиями магнитного поля (и соответствующими токами) или вдоль них, причём принципиальное значение имеет соотношение между кинетической энергией течения плазмы и энергией магнитного поля. Слабое магнитное поле легко увлекается движениями плазмы. Её регулярные и хаотичные течения растягивают, изгибают и скручивают линии магнитного поля, придавая им сложную форму. Это может привести к усилению магнитного поля (т. н. динамо-эффект), что наблюдается, например, внутри Солнца (солнечное динамо). Напротив, сильное магнитное поле, изменяясь во времени, само приводит в движение плазму, например, в атмосфере Солнца во время солнечных вспышек.
Вмороженность линий магнитного поля позволяет объяснить существование материальных объектов, вытянутых вдоль этих линий. Так, в атмосфере Солнца существуют участки плотной холодной плазмы, которые под действием силы тяжести прогибают линии магнитного поля и могут удерживаться на них как на упругих нитях. Такие образования, называемые спокойными протуберанцами, могут в течение нескольких недель висеть над поверхностью Солнца. Внутри активных протуберанцев наблюдаются быстрые движения, а сами они нередко выбрасываются вверх силами натяжения линий магнитного поля со скоростями порядка нескольких сотен км/с.
Однако наиболее интересное явление в космической магнитогидродинамике связано с нарушением вмороженности в тех точках пространства, где магнитное поле обращается в нуль. В присутствии электрического поля здесь происходит разрыв линий магнитного поля и их соединение таким способом, который обеспечивает перераспределение магнитных потоков. С этим эффектом, называемым магнитным пересоединением, связано накопление энергии магнитного поля перед солнечной вспышкой и её превращение в кинетическую энергию частиц во время вспышки.
Космическая магнитогидродинамика является частью плазменной астрофизики – науки, которая использует методы физики плазмы для интерпретации астрофизических явлений. Помимо гидродинамических плазменная астрофизика учитывает кинетические эффекты, характерные для разреженной высокотемпературной плазмы, и поэтому имеет более широкую область применимости, чем космическая магнитогидродинамика. Например, позволяет объяснить ускорение заряженных частиц до высоких энергий в областях магнитного пересоединения во время вспышек на Солнце, в коронах других звёзд и аккреционных дисков, а также в релятивистских космических объектах (нейтронных звёздах, чёрных дырах).