Magnetic reconnection in the solar wind leads to the formation of complex magnetic structures, such as magnetic islands, which play a crucial role in plasma dynamics, turbulence generation, and energy dissipation. This study investigates the nonlinear interaction between kinetic Alfvén waves (KAWs) and magnetic islands in a high-beta solar wind environment. Using a three-dimensional nonlinear model, we incorporate ponderomotive nonlinearities as the dominant source of wave-plasma interaction. The resulting dynamical equation is solved numerically using a pseudospectral method for spatial integration and a finite difference scheme for temporal evolution. Our simulations reveal the formation and evolution of localized turbulent structures, reconnecting current sheets, and energy cascade processes driven by the interaction between KAWs and magnetic islands. The power spectral analysis exhibits a steepened spectrum beyond , indicating an enhanced energy transfer rate at kinetic scales. Additionally, a semi-analytical approach is employed to determine the scale sizes of localized structures and current sheets, showing a dependence on KAW power. These findings suggest that the nonlinear coupling between kinetic Alfvén waves and magnetic islands may play a role in shaping small-scale turbulence and energy cascading processes in the solar wind.
太陽風における磁気リコネクションは、磁気島などの複雑な磁気構造の形成を引き起こし、それらはプラズマダイナミクス、乱流生成、およびエネルギー散逸において重要な役割を果たす。本研究では、高ベータ太陽風環境における運動論的アルフヴェン波（KAWs）と磁気島の間の非線形相互作用を調査する。3次元非線形モデルを用いて、ポンデロモーティブ非線形性を波動-プラズマ相互作用の主要な源として組み込む。得られた動的方程式は、空間積分には擬スペクトル法、時間発展には有限差分法を用いて数値的に解かれる。シミュレーションにより、KAWsと磁気島の間の相互作用によって駆動される局在した乱流構造、リコネクションする電流シート、およびエネルギーカスケード過程の形成と発展が明らかになる。パワースペクトル解析は、beyond , において急峻化したスペクトルを示し、運動論的スケールでのエネルギー輸送率の増大を示している。さらに、半解析的手法を用いて局在構造と電流シートのスケールサイズを決定し、KAWパワーに依存することを示す。これらの発見は、運動論的アルフヴェン波と磁気島の間の非線形結合が、太陽風における小規模乱流とエネルギーカスケード過程の形成に役割を果たす可能性があることを示唆している。