Nonlinear whistler-mode phenomena observed in laboratory plasmas will be addressed. Nonlinearities arise when strong waves modify the density, temperature and magnetic field, all of which affect the wave propagation. A brief review of thermal filamentation will be given. The main focus is on the magnetic nonlinearity of whistler modes whose wave magnetic fields exceed the ambient magnetic field B0. Such intense waves are launched from loop antennae with axial fields along B0 and form in one polarity whistler spheromaks and whistler mirrors in the opposite polarity. Spheromaks propagate slower, mirrors faster than linear whistlers. Spheromaks show soliton-like properties. In a whistler vortex (spheromak), the toroidal electron current ring with J||E converts magnetic energy into electron heat. In contrast, linear whistlers and whistler mirrors are supported by electron Hall currents and produce negligible heat (J · E = 0). The collision of counter-propagating spheromaks is inelastic, forming a stationary, helicity-free field-reversed configuration, while linear whistler modes pass through each other without interaction. These results are important for the understanding of strong whistler turbulence and reconnection.
実験室プラズマで観測される非線形ホイスラーモード現象について考察する。非線形性は、強い波が密度、温度、磁場を変化させるときに生じ、これらはすべて波動伝播に影響を及ぼす。熱フィラメンテーションについて簡単にレビューする。主たる焦点は、波動磁場が周囲の磁場B0を超えるホイスラーモードの磁気非線形性に置かれる。このような強い波は、B0に沿った軸方向磁場を持つループアンテナから励起され、一方の極性ではホイスラースフェロマックを、他方の極性ではホイスラーミラーを形成する。スフェロマックは線形ホイスラー波よりも遅く伝播し、ミラーは速く伝播する。スフェロマックはソリトン様の性質を示す。ホイスラーボルテックス（スフェロマック）では、トロイダル電子電流環がJ・Eを通じて磁気エネルギーを電子熱に変換する。対照的に、線形ホイスラー波とホイスラーミラーは電子ホール電流によって支えられ、J・E = 0 であり、熱の発生は無視できる。逆方向に伝播するスフェロマックの衝突は非弾性的であり、静止した、ヘリシティを持たない配位を形成する一方、線形ホイスラーモードは互いを通過しても相互作用しない。これらの結果は、強いホイスラー乱流と磁気リコネクションの理解にとって重要である。