The stability of an ideally conducting plasma cylinder in a strong, time-dependent magnetic field is studied in the magnetohydrodynamic approximation. When there is no radial movement of particles the configuration is stable (the stability in question is that of a non-rotating plasma column in one longitudinal field, although the current along the cylinder axis and the rotation of the medium are taken into account in some of the sections of this work). The superposition of the time-dependent component of the longitudinal magnetic field may produce the following three types of instability: (1) In a contracting cylinder the long-wave perturbations may become unstable; when this happens the development time is inversely proportional to (|m|−1)½, where m is the perturbation mode. This is an instability of the Rayleigh-Taylor type. The effect is studied by means of a homogeneous plasma column model in which the compression velocity is linearly dependent on the radius and the magnetic pressure distribution is parabolic; (2) In a plasma in which the compression or expansion velocity is of the same order as the thermal speeds, non-radial natural oscillations may build up. In particular, the bands of instability are narrow for cylinder pulsations of small amplitude, while the growth rate is proportional to the amplitude of the pulsations. The most dangerous resonance occurs if the pulsation frequency is close to the sum of the two oscillation freqviencies (or twice the frequency of one oscillation); (3) Instability occurs in an inhomogeneous plasma contained by a strong magnetic field on which a parallel field of small amplitude and high frequency is superposed (it is assumed that the frequency is much greater than the ratio of thermal speeds to plasma column radius). The development time of the perturbations is inversely proportional to the amplitude of the alternating field component and decreases abruptly near frequencies exceeding ion cyclotron frequency. In this region a build-up occurs of highfrequency non-radial natural oscillations that are independent of the co-ordinate along the cylinder. The most stable configuration has a uniform density distribution and a sharp boundary, and the growth rates are proportional to the square root of the ratio of the boundary layer thickness to the cylinder radius. The author suggests that the effect considered in this work is the cause of the high level of diffusion observed at the ion cyclotron resonance.
強く時間変動する磁場中の理想導電性プラズマ円柱の安定性を、磁気流体力学近似において研究する。粒子の半径方向の移動がない場合、この配置は安定である(問題となる安定性は、一つの縦方向磁場中にある非回転プラズマ柱の安定性である。ただし、円柱軸に沿った電流と媒質の回転は、この研究のいくつかの節では考慮されている)。縦方向磁場の時間変動成分の重ね合わせは、以下の三種の不安定性を生じ得る:(1)収縮する円柱では、長波長摂動が不安定になり得る。この場合、発展時間は (|m|−1)½ に反比例する。ここで m は摂動モードである。これはレイリー・テイラー型の不安定性である。この効果は、圧縮速度が半径に線形に依存し、磁気圧分布が放物線状である一様なプラズマ円柱モデルを用いて研究される;(2)圧縮または膨張速度が熱速度と同程度であるプラズマ中では、非半径方向の固有振動が成長し得る。特に、小振幅の円柱脈動に対して不安定性帯は狭く、一方、成長率は脈動の振幅に比例する。最も危険な共鳴は、脈動周波数が二つの振動周波数の和(または一つの振動の周波数の二倍)に近い場合に起こる;(3)強力な磁場によって閉じ込められた非一様プラズマにおいて、その磁場に平行な小振幅・高周波数の磁場が重ね合わされると不安定性が生じる(周波数は熱速度とプラズマ円柱半径の比よりもはるかに大きいと仮定される)。摂動の発展時間は交番磁場成分の振幅に反比例し、イオンサイクロトロン周波数を超える周波数付近で急激に減少する。この領域では、円柱に沿った座標に依存しない高周波の非半径方向固有振動の成長が起こる。最も安定な配置は一様な密度分布と鋭い境界を持ち、成長率は境界層厚さと円柱半径の比の平方根に比例する。著者は、本研究で考察された効果が、イオンサイクロトロン共鳴で観測される高い拡散レベルの原因であることを示唆している。