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% 学部卒業論文
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% 2018/03/26
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\chapter{序論}
\markright{序論}


プラズマは気体分子が電離した状態で荷電粒子により構成される. 例えば, 宇宙空間では質量の $99\%$ 以上を占めており, また地球でも電離層と呼ばれる高度 $100\,\mathrm{km}$ 付近において存在することが知られている. また, 宇宙空間や地球磁気圏には磁場が存在することも知られている. プラズマ粒子は磁場中を移動すると磁場と作用し電流が生じる. そのような作用により様々な波が生じ, 自然界で起こるプラズマ現象の原動力となっている. 

プラズマが存在する領域で起こる諸現象にはプラズマの構造や運動が強く影響している. プラズマに関する現象を考察する場合, 個々のプラズマ粒子の運動やエネルギーに着目して議論することもあるが, 時間や空間のスケールが大きい問題を取り扱うならばプラズマ集団を流体とみなして議論することが一般的である. 具体的には, プラズマ現象のうち, イオンサイクロトロン運動の周期よりもゆっくりとした時間スケールを持ち, またイオンサイクロトロン運動の半径よりも大きい空間スケールを持つものを対象とする\footnote{プラズマの諸特性量に関しては 2.2 節参照.}. このとき, プラズマ集団の流体を磁気流体という. また磁気流体の力学を磁気流体力学 (magneto-hydrodynamics : MHD) という.

本研究では, プラズマ集団を磁気流体とみなすことができるような時間および空間スケールを伴う現象を取り扱う. そして, 磁気流体中を伝播する波の一つである Alfv\'{e}n 波に関して, その特徴をもって様々なモードの波に分類し, それぞれの伝播特性について考察する.

本論文の構成は以下のとおりである. 第 2 章ではプラズマの基本的な性質と主な特性量を示す. 第 3 章では, 用いる近似に関する解説と, その近似に基づく磁気流体の基礎方程式系の導出を行なう. 第 4 章では Alfv\'{e}n 波に関してシアーモードと圧縮モードの考察を行ない, 第 5 章では Kinetic Alfv\'{e}n 波と Inertial Alfv\'{e}n 波の考察を行なう. 第 6 章はまとめである. 


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% ここで本文おしまい
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