自生湍流重联层的演化、结构与拓扑
太阳与恒星天体物理
2022-11-24 v1 等离子体物理
空间物理
摘要
我们展示了一个两个合并磁通绳的3D MHD模拟，其表现出完全三维且快速的自生与自维持湍流重联（SGTR）。探索SGTR对于理解包括太阳日冕在内的天体物理背景中MHD湍流与磁重联的关系至关重要。我们研究了通向SGTR的路径，并应用新颖工具分析重联层的结构与拓扑。模拟从2.5D Sweet-Parker重联进行到2.5D非线性撕裂，随后动态过渡到最终的全局准稳态SGTR阶段。过渡阶段由一个大型“猫眼”磁通绳的扭结不稳定性以及宽广随机层的扩散所主导。重联层具有两个一般特征厚度尺度，它们与重联率相关且相差约六倍：对应于电流与涡量密度、湍流涨落和出流喷流的内尺度，以及与场线随机性相关的外尺度。重联层的有效厚度是由湍流涨落产生的有效重联电场的内尺度，而非随机厚度。重联层内的动力学与高度拓扑复杂的磁通绳结构紧密关联。对磁通绳结构以及内核与随机分隔线之间的独特中间区域（“SGTR翼”）的探索，可能是理解SGTR的关键。本研究最后讨论了关于SGTR的plasmoid介导视角与随机视角之间明显的二元性。
引用
@article{arxiv.2209.04492,
title = {Evolution, structure and topology of self-generated turbulent reconnection layers},
author = {Raheem Beg and Alexander J. B. Russell and Gunnar Hornig},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04492},
year = {2022}
}