The penetration of the magnetic field in a rotating inhomogeneous plasma is investigated with direct numerical simulations. The main focus of this work is to test the linear, singular-layer models when diamagnetic and finite Larmor radius effects are included. Our results confirm the existing analytical prediction when the plasma velocity at the resonant surface is outside the drift band, which is the band bounded by the electric drift velocity and the electron diamagnetic velocity. In the drift band, however, a revision of the theory is required. In this regime of velocity, the magnetic island radiates drift waves which can affect the dynamics of the system. Our results show that the penetration of the magnetic field occurs more easily than predicted by the theoretical models, which commonly neglect drift wave radiation effects.
回転する不均一プラズマにおける磁場の侵入を、直接数値シミュレーションによって調査した。本研究の主な焦点は、反磁性効果と有限ラーマー半径効果を含めた場合の線形特異層モデルを検証することである。我々の結果は、プラズマ速度が共鳴面においてドリフト帯の外側にある場合、すなわち電気ドリフト速度と電子反磁性速度によって囲まれた帯域の外側にある場合、既存の解析的予測を確認するものである。しかし、ドリフト帯内では理論の修正が必要である。この速度領域では、磁場の侵入は理論モデルが予測するよりも容易に発生することを我々の結果は示している。理論モデルは一般にドリフト波放射効果を無視しているが、この効果が系のダイナミクスに影響を及ぼし得るためである。