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The Physics of Alfvén waves

N F Cramer2002年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

As mentioned in the preface, there is much potential for cross-fertilisation in plasma physics between the different application areas such as astrophysics and fusion plasma physics. The book by N F Cramer represents a good effort to facilitate this cross-fertilisation in the subject of Alfvén waves.The emphasis of the book is on the influence of extended (i.e. non-ideal) MHD models, such as the Hall-MHD model, on the Alfvén wave spectrum and its applications. After a short introduction to the MHD models in the first chapter, the influence of non-ideal MHD effects (Hall effects, multiple ion species, collisions) on the dispersion relation is discussed for uniform (chapter 2) and non-uniform plasmas (chapter 3). Surface waves at the interface of plasmas, i.e. at a strong non-uniformity, are discussed in chapter 4. Instabilities of Alfvén waves and non-linear waves are the subject of chapter 5. The last three chapters describe the applications of Alfvén waves, using the models described in the earlier chapters. This part is a mix of an overview of published material and some examples that are worked out in some more detail. Applications in laboratory plasmas, restricted to fusion plasmas, are followed by applications in space and solar plasmas (chapter 7) and astrophysical plasmas (chapter 8). Many references are given throughout the book, which facilitates the study of a particular subject in more detail.The book may not be suitable as a first introduction to Alfvén waves or magnetohydrodynamics: for this the introductory part of the book is too concentrated and the style is in general too compact. However, it is certainly very useful for the both starting and active researchers in the field of Alfvén waves.G T A Huysmans

日本語訳

序文で述べたように、プラズマ物理学には、天体物理学や核融合プラズマなどの異なる応用分野間での相互交流の大きな可能性が存在する。N. F. Cramerによる本書は、アルヴェーン波に関する主題において、このような相互交流を促進するための優れた試みである。本書の重点は、ホールMHDモデルなどの拡張された(すなわち非理想的)MHDモデルが、アルヴェーン波スペクトルとその応用に及ぼす影響に置かれている。第1章でMHDモデルの簡単な導入が行われた後、第2章では一様プラズマ、第3章では非一様プラズマにおける分散関係に対する非理想的MHD効果(ホール効果、多種イオン、衝突)の影響が議論される。第4章では、プラズマの界面、すなわち強い非一様性の場における表面波が議論される。第5章では、アルヴェーン波の不安定性と非線形波動が主題となる。最後の3つの章では、前述のモデルを用いたアルヴェーン波の応用が記述されている。この部分は、既発表の資料の概説と、より詳細に計算されたいくつかの例を組み合わせたものである。実験室プラズマ(核融合プラズマに限定)への応用に続いて、第7章では宇宙・太陽プラズマ、第8章では天体物理プラズマへの応用が述べられている。本書全体を通じて多数の参考文献が挙げられており、特定の主題をより詳細に研究する際に役立つ。本書は、アルヴェーン波や磁気流体力学への最初の入門書としては適さないかもしれない。その導入部は簡潔すぎ、全体的なスタイルもあまりに凝縮されているからである。しかしながら、アルヴェーン波の分野で研究を始める研究者や活動中の研究者にとっては、確かに非常に有用である。G. T. A. Huysmans

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Alfvén wave
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