任海骏

(中国科学技术大学物理学院 合肥 230026)

1 引 言

测地声模是环形约束等离子体装置中特有的一种波动模式，具有环向对称(环向波数为零)和极向上近似对称的结构[1]。具体来说，极向扰动速度、径向电场和对应的扰动静电势具有极向波数为零的空间特征，而压强扰动和密度扰动在极向上则具有波数为 1 的正弦结构。测地声模的频率在离子声速的量级。

测地声模通常被认为是带状流的高频分支，对托卡马克等离子体中的边界湍流和等离子体输运有重要影响[2-4]，无论是理论分析[5-7]和数值模拟[8-10]，还是实验观测[11-13]均引起了等离子体物理学界广泛的关注与研究。实际上，测地声模通常不直接与湍流发生相互作用，而是通过影响径向电场，使径向电场作用于低频带状流，从而与湍流发生作用。

一般来说，对于低β量级等离子体(这里β定义为等离子体热压与磁压之比)，在磁流体力学框架下研究测地声模，通常利用如下两个假设：(1)动量方程中扰动磁场为零，同时扰动电流不为零；(2)扰动热压与磁压的合为零，以消除快磁声波的贡献。然后利用磁面积分极向动量方程，即可推导出测地声模的色散关系。2007年，中国科学院等离子体物理研究所的周登研究员利用漂移动理学方程研究了测地声模的磁场问题[14]，发现平行磁场方向极向波数为 2 的扰动回流产生了垂直方向波数为 2 的扰动磁场。2008年，Wahlberg[15]利用理想磁流体力学方程组研究测地声模本征模式的全局结构时，也在理论上预测了这种结构的磁分量存在。……