Геодезические акустические моды активно изучаются в последние годы как теоретически, так и экспериментально. Эти моды включают колебания возмущенного давления и плотности массы, вызванные сжимаемостью плазмы из-за геодезической кривизны магнитных силовых линий, присущих тороидальным конфигурациям. Моды локализованы на поверхностях потока и характеризуются полоидально однородным радиальным электрическим полем и полоидально осциллирующими возмущениями давления плазмы и плотности массы. Теоретический анализ предполагает важную роль таких режимов в турбулентности и аномальном регулировании транспорта, в частности, в плазме со значительной долей частиц высокой энергии.
Большинство теоретических исследований геодезических акустических модов и связанных с ними зональных потоков были выполнены для статических плазменных равновесий в локальном приближении.
Мы расширяем теоретический анализ геодезических акустических модов и зональных потоков для вращающейся плазмы токамака. Нас особенно интересует поиск глобальных режимов, которые следует предпочтительно наблюдать в экспериментах на токамаке.
В данный момент мы обнаружили неустойчивые ветви зональных потоков для некоторых вращательных плазменных равновесий.
Мы также нашли аналитическое решение для глобальных геодезических акустических модов, а также условие их появления в токамаке с положительным профилем магнитного сдвига. Если локальная частота геодезического акустического мода не имеет внеосевого максимума, для положительного профиля магнитного сдвига и монотонного профиля температуры существует глобальный режим, если эти профили имеют плоские области в плазменном ядре. Мода не локализована в радиальном направлении и имеет значительную амплитуду во всей области плазмы, где градиент локальной частоты геодезических акустических режимов невелик.