三维 hybrid-Vlasov-Maxwell 湍流中的双重相空间级联

为解释无碰撞磁化等离子体中的湍流能量耗散，已提出在离子回旋半径以下存在离子熵涨落的实数空间与速度空间双重级联。这种由回旋动力学理论预言的双重级联，此前已在二维静电湍流的回旋动力学模拟中被观测到。我们首次在三维 hybrid-kinetic 电磁湍流模拟中展示了离子熵涨落双重相空间级联的证据。能量谱中观测到的某些标度律与一种广义级联理论一致，该理论考虑了临界平衡、间歇、亚离子拉莫尔尺度涨落的光谱各向异性。观测到的速度空间级联相对于磁场方向也是各向异性的，沿磁场线的线性相位混合主要在离子回旋半径以上的空间尺度进行，而跨磁场线的非线性相位混合在离子回旋半径以下的垂直尺度进行。这种相空间各向异性可在太阳风湍流的地日与磁层数据中寻求，并对弱碰撞天体物理等离子体中的湍流耗散具有深远影响。