Adiabatic invariance for eigenmodes and continuum modes in nonuniform plasmas

非一様なプラズマにおける固有モードと連続モードの断熱不変性

廣田 真; 徳田 伸二

Hirota, Makoto; Tokuda, Shinji

線形化されたプラズマの方程式に対する変分原理を応用して、波の作用の断熱不変性を固有モードや連続モードに対して議論した。この理論は散逸のないさまざまなプラズマに適用でき、モードの準線形な時間発展を理解するのに役立つ。背景の場がゆっくりと変化するとき、各モードが持つ波の作用はそれぞれのスペクトル(固有振動数)が十分にかけ離れていれば保存する。振動数が一致するモード間では共鳴によって、波の作用の交換が行われるが合計としてはやはり保存することが示せる。例として、MHDモデルのアルフベン共鳴や磁気音波共鳴において、固有モードの波の作用が保存しながら連続モードへと受け渡されることを示す。

Adiabatic invariance of wave action is investigated for generaleigenmodes and continuum modes by exploiting the variational principlefor linearized dynamical systems. Given a sufficiently slow evolution of the background fields, thewave action (or the action variable) attributed to each mode isconserved as long as the corresponding discrete or continuous spectrumis isolated from other spectra and zero frequency. The resonantcoupling allows exchange of wave action among these modes.