通过直接模拟比较太阳风中的湍流串级与加热及谱各向异性

在先前的工作（MGV18）中，我们数值表明由准二维结构（波矢主要垂直于平均磁场）产生的湍流串级能够在 0.2 $\le R \le$ 1 au 范围内生成接近太阳风中观测到（$\simeq 1/R$）的温度剖面。理论、观测和数值模拟指向另一种稳健结构，即径向平板，其主导波矢沿径向：我们在此研究径向平板串级在建立 $1/R$ 温度剖面方面的效率。如同 MGV18，我们求解包含膨胀效应的三维 MHD 方程以模拟湍流演化。我们发现，在 0.2 au 处具有大交叉螺旋度的各向同性波矢分布，连同大的太阳风膨胀率，再次导致接近 $1/R$ 的温度衰减率，但在 1 au 处呈现径向平板各向异性。令人惊讶的是，湍流串级集中在垂直于径向的平面内，在该平面中展现出标度接近 $k^{-5/3}$ 的一维谱。这既支持了太阳风湍流加热的观点，也支持了准二维与径向平板这两种不同湍流串级为加热起源的观点。我们得出结论：当径向平板是湍流不可忽略的部分时，在太阳风中采样径向谱可能只能给出关于真实串级机制与速率的贫乏信息。