相对论等离子体中的弱阿尔文湍流 I：约化方程与共振三波基本动力学

阿尔文波碰撞是渗透于日球层及低至中等能量天体物理系统的非相对论湍流的初级构成要素。然而，许多天体物理系统如伽马射线暴、脉冲星与磁星磁层以及活动星系核具有相对论性流或能量密度。为更好理解这些高能系统，我们推导了约化相对论 MHD 方程，并用其考察由三波相互作用主导的约化相对论磁流体力学中的弱阿尔文湍流，包括无力、无限磁化极限。我们比较了数值与解析解，表明非相对论弱湍流的许多结论在相对论系统中仍成立。但是，相对论极限中的一个重要区别是不可压缩极限形式上的不适用性，即无论磁场强度如何，都存在与可压缩快模的有限耦合。由于快模可跨场线传播，该机制为能量逃离强磁化系统（如磁星磁层）提供了途径。然而，我们发现快-阿尔文耦合在斜传播极限中减弱。