A Hamiltonian formulation is constructed for a finite ion Larmor radius fluid model describing ion temperature-gradient driven and drift Kelvin–Helmholtz modes. The Hamiltonian formulation reveals the existence of three invariants obeying detailed conservation properties, corresponding roughly to generalized potential vorticity, internal energy and ion momentum parallel to the magnetic field. These three invariants are added to the energy to form a variational principle that describes coherent structures (CSs), such as monopolar and dipolar vortices or modons. It is suggested that the invariants are responsible for the coherence and longevity of CSs and for their robustness during binary collisions.
ハミルトン形式は、イオン温度勾配駆動およびドリフト・ケルビン・ヘルムホルツモードを記述する有限イオンラーマー半径流体モデルに対して構築される。このハミルトン形式は、一般化ポテンシャル渦度、内部エネルギー、および磁場に平行なイオン運動量にほぼ対応する、詳細な保存則を満たす3つの不変量の存在を明らかにする。これらの3つの不変量はエネルギーに付加され、単極および双極渦またはモドンなどのコヒーレント構造を記述する変分原理を形成する。これらの不変量が、コヒーレント構造の持続性と寿命、および二体衝突時におけるそれらの頑健性の原因であることが示唆される。