我们能信任无碰撞激波中的MHD跳跃条件吗？

当应用于计算激波的密度跳跃时，标准磁流体力学（MHD）形式假定：1）所有上游物质连同其所携动量与能量均通过激波进入下游；2）压力各向同性。在无碰撞激波中，在前端来回运动的激波加速粒子可使第一假定失效。此外，外磁场可维持稳定的压力各向异性，使第二假定失效。因此尚不清楚无碰撞激波的密度跳跃是否满足MHD跳跃条件。本文试图澄清此问题。我们对68篇涉及无碰撞激波粒子模拟（Particle-In-Cell）的文献进行综述，分析触发偏离MHD密度跳跃的因素，并量化其对$\Delta_{RH}$（相对Rankine-Hugoniot跳跃的偏离）的影响。对于小偏离，我们提出$\Delta_{RH} = + \mathcal{O}(10^{-1-3.7\kappa})t^\kappa - \sigma \mathcal{O}(1)$，其中$t$为模拟时间尺度，$\sigma$为磁化参数，$\kappa$为量级为一的常数。第一项源于向加速粒子的能量泄漏；第二项源于磁场触发的下游各向异性（假定上游各向同性）。该关系可评估无碰撞激波在何种程度上满足RH密度跳跃。在强场极限与平行激波下，场致偏离饱和于有限的负值。对于垂直激波，偏离在$\sigma$较小与较大时均趋于零，从而我们在此发现一个偏离窗口。所得结果尚需借助完整三维模拟加以验证。