快速无碰撞重联条件与太阳日冕加热的自组织

我提出太阳日冕加热是一个自调节过程，使日冕等离子体大致保持在边际无碰撞状态。该自调节机制基于两种效应的相互作用。首先，等离子体密度通过慢速碰撞 Sweet-Parker 机制与快速无碰撞重联机制之间的转变来控制日冕能量释放。当 Sweet-Parker 层变得薄于特征无碰撞重联尺度时，发生这种转变。我提出了一个关于上游等离子体密度 ($n_e$)、重联 ($B_0$) 和引导 ($B_z$) 磁场分量以及重联层全局长度 ($L$) 的简单判据：$L < 6.10^9 \text{ cm } [n_e/(10^{10}/\text{cm}^3)]^{-3} (B_0/30\text{G})^4 (B_0/B_z)^2$。其次，重联引起的日冕能量释放通过色球蒸发提高了环境等离子体密度，这反过来暂时抑制了涉及新重联环的后续重联。然而，随着时间的推移，辐射冷却逐渐将密度再次降低到临界值以下，使得快速重联再次成为可能。结果是，密度高度不均匀且呈间歇性，但在统计上并未强烈偏离与观测到的日冕密度相当的临界值。因此，从长远来看，日冕加热过程可表示为重复循环：由快速重联事件（即纳耀斑），随后是快速蒸发阶段，再随后是相对较长的时期（1 小时），在此期间磁应力 buildup，同时等离子体冷却并沉淀。