Quantification of energy dissipation in collisionless plasma turbulence via nonequiribrium relations

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本年度も、前年度から引き続き粗視化モデル(ランジュバン系)を用いた理論的・数値的研究を進めた。具体的には、(1)有限振幅の低周波磁場擾乱がある場合の有効温度の表式の導出、(2)背景磁場に対して平行な運動成分からの非平衡熱(維持熱)が満たす非平衡関係式(有効温度を用いた揺動散逸関係)の導出、(3)近年(本研究課題開始以降)報告された結果との整合性の確認、(4)乗法的(multiplicative)ノイズを含むランジュバン系における平均的なエネルギー散逸の表式の導出、(5)平均的なエネルギー散逸に対する、圧縮性磁場成分を含む非平衡アルヴェン状態中の磁気位相の影響の調査、を行った。(1)(2)については、前年度から引き続いて直接数値計算を用いた理論式の検証も並行して行っている。(3)については、ローレンツ力を含む(が低周波擾乱を含まない)ランジュバン系について近年新しい結果が報告されているため、それらと本研究の粗視化モデルとの整合性を確認したものである。(4)では、低周波擾乱が無い場合に非マクスウェル分布を定常状態に持つより一般的な系におけるエネルギー散逸を与える表式の導出を行った。(5)では、人工衛星で観測される太陽風磁気流体乱流中で頻繁に見られる、全磁場強度の擾乱が小さい大振幅磁場擾乱について、磁気位相の数理モデルを用いて与える手法を新たに適用した。これは、この数年で進展した内部太陽圏における人工衛星による「その場」観測の結果を反映させるためのものである。