Adiabatic invariance for continuum modes in fluids and plasmas

流体やプラズマの連続モードに対する断熱不変性

廣田 真; 徳田 伸二

Hirota, Makoto; Tokuda, Shinji

安定性や波と平均場の相互作用,弱乱流などの理論において、波の作用の保存則は基本的な概念である。本研究では、この分野でよく用いられる短波長近似を使わずに、任意の固有モードや連続モードに対する波の作用を求める手法を導いた。波の作用が保存することは断熱不変性として議論することができる。具体的に、この保存則は固有モードと連続モードが共鳴相互作用した場合の安定性判別において重要となる。

In various theories such as stability, wave-mean field interaction and weak turbulence, the wave action (or wave quantum) is worth studying since it is conserved with good accuracy in weakly nonlinear phenomena. In this work, without invoking the short wavelength limit, we have developed a technique for evaluating the wave action not only for each single eigenmode, but also for a continuum mode. The adiabatic invariance of the wave action can be discussed for both eigenmodes and continuum modes. It is decisive in determining whether resonant coupling between an eigenmode and a continuum mode leads to either exponential growth or continuum damping (Landau damping).