Plasma transport in the presence of turbulence depends on a variety of parameters such as the fluctuation level, δB/B0, the ratio between the particle Larmor radius and the turbulence correlation length, and the turbulence anisotropy. In this paper, we present the results of numerical simulations of plasma and magnetic field line transport in the case of anisotropic magnetic turbulence, for parameter values close to those of the solar wind. We assume a uniform background magnetic field B0 = B0ez and a Fourier representation for magnetic fluctuations, which includes wavectors oblique with respect to B0. The energy density spectrum is a power law, and in k space it is described by the correlation lengths lx, ly, lz, which quantify the anisotropy of turbulence. For magnetic field lines, transport perpendicular to the background field depends on the Kubo number R = (δB/B0) (lz/lx). For small Kubo numbers, R ≪ 1, anomalous, non-Gaussian transport regimes (both sub- and superdiffusive) are found, which can be described as a Lévy random walk. Increasing the Kubo number, i.e. the fluctuation level, δB/B0, or the ratio lz/lx, we find first a quasilinear regime and then a percolative regime, both corresponding to Gaussian diffusion. For particles, we find that transport parallel and perpendicular to the background magnetic field depends heavily on the turbulence anisotropy and on the particle Larmor radius. For turbulence levels typical of the solar wind, δB/B0≃ 0.5–1, when the ratio between the particle Larmor radius and the turbulence correlation lengths is small, anomalous regimes are found in the case lz/lx ⩽ 1, with a Lévy random walk (superdiffusion) along the magnetic field and subdiffusion in the perpendicular directions. Conversely, for lz/lx > 1 normal Gaussian diffusion is found. A possible expression for generalized double diffusion is discussed.
乱流の存在下でのプラズマ輸送は、ゆらぎレベルδB/B0、粒子のラーモア半径と乱流の相関長との比、および乱流の異方性など、さまざまなパラメータに依存する。本論文では、太陽風に近いパラメータ値に対する異方性磁気乱流の場合における、プラズマおよび磁力線輸送の数値シミュレーションの結果を提示する。我々は一様な背景磁場B0 = B0ezと、B0に対して斜めの波数ベクトルを含む磁気ゆらぎのフーリエ表現を仮定する。エネルギー密度スペクトルはべき乗則に従い、k空間では乱流の異方性を定量化する相関長lx、ly、lzによって記述される。磁力線については、背景磁場に垂直な輸送はクボ数R = (δB/B0)(lz/lx)に依存する。小さなクボ数R ≪ 1の場合、異常な非ガウス型輸送レジーム（亜拡散および超拡散の両方）が見られ、これはレヴィランダムウォークとして記述できる。クボ数、すなわちゆらぎレベルδB/B0または比lz/lxを増加させると、まず準線形レジーム、次にパーコレーションレジームが見られ、両方ともガウス拡散に対応する。粒子については、背景磁場に平行および垂直な輸送は、乱流の異方性と粒子のラーモア半径に強く依存することがわかる。太陽風に典型的な乱流レベルδB/B0≃0.5–1の場合、粒子のラーモア半径と乱流の相関長との比が小さいとき、lz/lx ⩽ 1のケースでは異常レジームが見られ、磁場に沿ってレヴィランダムウォーク（超拡散）、垂直方向には亜拡散が生じる。逆に、lz/lx > 1の場合には通常のガウス拡散が見られる。一般化された二重拡散の可能な表現について議論する。