论力之道——理想化湍流模拟中的系统性偏差

许多天体物理系统在空间和时间上涵盖极大的动力学范围，无法通过直接数值模拟来触及。因此，常使用理想化子体积来研究小尺度效应，包括湍流的动力学。这些湍流盒子需要人为驱动，以模拟大尺度过程的能量注入。在本快报中，我们展示并量化了驱动的 autocorrelation 时间（自相关时间）及其归一化如何系统性地改变亚声速与超声速 regime（区）下等温可压缩磁流体动力学流动的性质，并影响诸如法拉第旋转等天体物理观测。例如，我们发现具有恒定能量注入的 δ-in-time（瞬时 δ）驱动会导致动能谱斜率更陡，且小尺度发电机作用效率更低。一般而言，我们表明更短的自相关时间需要在加速度场中有更多功率，这导致压缩模中有更多功率，从而削弱密度与磁场强度之间的反相关。因此，诸如由旋转测度得到的视线磁场等导出观测量，会受到驱动机制的系统性偏差影响。我们认为 δ-in-time 驱动是不真实的且在数值上未分辨的，并得出结论：在基于理想化模拟解释观测结果时需要特别谨慎。