[論文レビュー] A Three Dimensional Alfvenic Pulse in a Transversely Inhomogeneous Medium

D. Tsiklauri, V. M. Nakariakov|arXiv (Cornell University)|Feb 26, 2002

Magnetic confinement fusion research被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、横方向に不均一なプラズマにおける非圧縮性アルヴェーン揺動とその3次元的相互作用を調査し、線形結合によって圧縮性磁気音響モードが生成されることを示している。位相混合は初期段階で結合効率を向上させ、結合強度が増加するにつれて密度とアルヴェーン揺動の振幅が均衡する飽和状態に至る。

ABSTRACT

Abstract. Interaction of incompressible and compressible MHD fluctuations on a one-dimensional plasma inhomogeneity, transverse to the magnetic field, is considered in the three-dimensional regime. An initially incompressible (Alfvénic) MHD fluctuation generates, by linear coupling, compressible (magnetoacoustic) fluctuations. In the initial stage of the interaction, the efficiency of the coupling is enhanced by phase mixing of the incompressible mode. In the developed stage of phase mixing, the interaction saturates and both incompressible and compressible fluctuations approach a quasi-stationary state. The saturation levels of density fluctuations and incompressible fluctionations tend to become equal as the linear coupling strength increases. Key words: Magnetohydrodynamics(MHD) – waves – Sun: activity – Sun: Solar windA&A manuscript no. (will be inserted by hand later) Your thesaurus codes are: missing; you have not inserted them

研究の動機と目的

• 3次元的かつ横方向に不均一なプラズマにおける非圧縮性および圧縮性MHD揺動の相互作用を分析すること。
• 位相混合がアルヴェーンモードと磁気音響モード間の線形結合の効率に与える影響を理解すること。
• 発達した位相混合状態における非圧縮性および圧縮性揺動の飽和挙動を特定すること。
• 線形結合の強度に依存する飽和振幅の依存関係を検討すること。

提案手法

• 磁場に垂直な一次元の不均一性を持つプラズマを想定し、アルヴェーンモードに非圧縮性MHD方程式を適用する。
• 線形結合理論を用いて、初期のアルヴェーンパルスから圧縮性磁気音響揺動が生成されることを導出する。
• 波動伝播および位相混合ダイナミクスを用いて、3次元的状態における揺動の時間発展を分析する。
• 発達した位相混合段階における密度および速度揺動の時間発展を追跡し、飽和状態を特定する。
• 漸近的解析を用いて、非圧縮性および圧縮性モードの準安定状態を同定する。
• 線形結合強度の関数として、密度揺動とアルヴェーン揺動の飽和振幅を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 位相混合は、3次元的不均一媒体におけるアルヴェーンモードと磁気音響モード間の線形結合の効率にどのように影響するか？
• RQ2 位相混合が完全に発達した後に到達する準安定状態の性質は何か？
• RQ3 非圧縮性および圧縮性揺動の飽和振幅は、線形結合強度が増加するにつれてどのようにスケーリングするか？
• RQ4 密度揺動とアルヴェーン揺動の振幅が飽和時に等しくなる条件は何か？

主な発見

• 位相混合は、初期相互作用段階において、非圧縮性アルヴェーンモードと圧縮性磁気音響モード間の線形結合の効率を顕著に向上させる。
• 発達した位相混合状態では、非圧縮性および圧縮性揺動の両方が、さらなる増大が最小限に抑えられた準安定状態に達する。
• 線形結合強度が増加するにつれて、密度揺動と非圧縮性揺動の飽和振幅は互いに収束する傾向を示す。
• 本系は、一時的な結合から、2種類の揺動の振幅がほぼ同等になる安定平衡状態への遷移を示す。