具有流剪切的非对称磁重联及其在磁层顶的应用

我们对反平行的二维磁重联进行了理论和数值研究，该重联在密度和重联磁场强度上具有非对称性，并且在重联区平面内跨越重联点存在整体流剪切，这种情况普遍存在于行星磁层中。我们预测了孤立 X 线被流动对流的速率、重联率以及对于任意重联磁场强度、密度和上游流速，重联不再发生的临界流速，并用双流体数值模拟验证了结果。这些预测和模拟结果与地球日侧磁层顶重联的主流模型相悖，该模型认为：对于亚阿尔芬速的磁鞘流，重联以静止的 X 线发生；对于阿尔芬速与两倍阿尔芬速之间的磁鞘流，重联发生但 X 线对流；对于大于两倍阿尔芬速的磁鞘流，重联不发生。我们发现 X 线运动由上游流动的动量守恒决定，而在非对称系统中，上游流动的权重不同，因此 X 线在包括亚阿尔芬速上游速度的一般条件下都会对流。对于重联率，虽然对称重联的截止条件是重联点两侧的流速差为两倍阿尔芬速，但我们发现非对称性导致非对称重联的截止速度高于非对称形式阿尔芬速的两倍。这些结果与在地球极尖区观测到的一次行星际磁场北向期间的重联事件吻合良好，该事件中尽管磁鞘流速超过磁鞘阿尔芬速的两倍（即先前提出的抑制条件），重联仍然发生。