運動論によるゾーナルフローの解析 ジャイロ運動論に基づくゾーナルフローの理論とシミュレーション

摘要

測地的音波モード（Geodesic Acoustic Mode，GAM）や残存ゾーナルフロー（Residual Zonal Flow）の理論等の様々な予測は，流体モデルあるいは運動論モデルの基礎方程式に基づいて導かれたものである［１］．例えば，GAM 振動は最初に流体モデルに基づき予言され［２］，後にドリフト運動論に基づく周波数?減衰率の解析がなされ［３‐５］，また，残存ゾーナルフローの理論解析［６］はジャイロ運動論（ドリフト運動論に比べ短波長揺動が扱える）［７］に基づきなされている．一方，実験においては通常，理論で用いた基礎方程式では記述できない効果が含まれていたり，あるいは理論が予測する物理量の測定が困難であったりするため，理論予測と実験結果が一致するするかどうかを直接比較するのが容易ではないことが多い．それに比べ，数値シミュレーションは理論で仮定された理想的な条件の下で基礎方程式の解を導き必要な物理変数の値を提示してくれるため，理論予測の検証にも威力を発揮し，逆に理論解析結果との比較によりシミュレーションの信頼性を高め，実験結果のより正確な解析?予測へと応用していくことが可能となる．