从快速磁重联到慢速重联的连续转变及重联系统结构的变化

本文解析地研究了一系列在磁雷诺数（$R_{em}^*$）大范围变化下的二维 MHD 重联解。一系列新的解解释了从类似 Petschek 的快速机制到类似 Sweet-Parker 的慢速机制的连续转变。入流区由 Nitta 等人 2002 年使用的 Grad-Shafranov 分析得到，出流区由 Nitta 2004、2006 年使用的激波管近似得到。对于足够小的 $R_{em}^*$，形成单 X 点（类似 Petschek）解。随着 $R_{em}^*$ 逐渐增加，解转变为具有两个 X 点之间磁岛的 X-O-X 解。当 $R_{em}^*$ 进一步增加时，磁岛坍缩成一个新的、两端带有 Y 点的细长电流片（类似 Sweet-Parker）。这些重联结构随时间自相似地膨胀。随着 $R_{em}^*$ 的增加，重联率和系统初始磁能的可减少部分作为 $R_{em}^*$ 的幂律函数而减小。