三维湍流重联：理论、检验与天体物理意义

磁重联是磁场中的拓扑变化，是磁化等离子体中的基本过程。它与磁场湮灭区的能量释放相关，但这仅是该过程的一个方面。天体物理流通常具有非常大的雷诺数，且如观测一致所料应是湍流的。在强湍流中，磁力线在所有尺度上处处不断重联，使磁重联成为湍流级联的内在组成部分。我们注意到，这与将磁力线视为持久动力学元素的通常做法不一致。自 Lazarian & Vishniac (1999) 起，大量理论、数值与观测研究表明，三维湍流使磁重联变快，且这两个过程本质相连。我们讨论在湍流存在下教科书式磁通冻结概念的剧烈违背，并证明就磁重联而言，湍流存在时等离子体效应相对于湍流是次要的。这证明了在远大于相关等离子体尺度的尺度上以类 MHD 方式处理磁重联的合理性。我们讨论支持湍流重联模型的数值与观测证据。特别地，我们表明撕裂重联在三维中被抑制，且与二维情形不同，三维重联诱发湍流，使重联与电阻率无关。我们展示湍流重联剧烈影响关键天体物理过程，例如恒星形成、湍流发电机、宇宙线加速。我们对“重联介导的湍流”概念提出批评，并解释为何湍流重联不同于增强的湍流电阻率与超电阻率，以及为何后者具有致命的概念缺陷。