星际等离子体中可压缩 MHD 湍流

射电波衰落观测揭示了离子化星际介质中密度涨落的近似 Kolmogoroff 谱。尽管该密度谱暗示湍流，但尚无与之相符的理论存在。我们通过扩展 Goldreich & Sridhar 对不可压缩 MHD 湍流的理论，包含可压缩性和粒子输运效应。我们最重要的结果如下：(1) 密度涨落源于慢模式和熵模式。两种模式都被剪切阿尔芬波的级联被被动混合。由于剪切阿尔芬波具有 Kolmogoroff 谱，密度涨落亦如此。(2) 观测到的密度涨落幅值暗示磁场压强与气体压强相当，或湍流的外尺度非常小。(3) 要求高度电离性才能使级联克服中性粒子的阻尼，从而延伸至小尺度。电离不足的区域仅在中性阻尼尺度以上的尺度上产生密度涨落。这些区域可能解释在大尺度上发现的能量过剩。(4) 熵模式和慢模式在质子在涡旋转移时间内能够扩散穿过涡旋的尺度以下都将被阻尼。因此，沿磁场方向尺寸小于质子碰撞平均自由程的涡旋不贡献于密度谱。然而，在 MHD 湍流中，涡旋沿磁场方向高度拉伸。从观测角度看，相关尺度是垂直于磁场方向的尺度。因此，密度涨落的截止尺度显著小于质子平均自由程。