流动驱动湍流磁层中电流丝的形成与瓦解

最近的观测已确定磁层是一个具有自然复杂性的系统。诸如极光弧、湍流对流和能量扰动的无标度分布等多尺度结构共存，一直缺乏统一的解释，尽管有充分理由相信它们都源于共同的物理基础。本文表明，缓慢但湍流的对流会导致形成类似极光弧的多尺度电流丝。该过程涉及场线的随机重排和亚MHD尺度上磁能的耗散之间的相互作用。当电流丝系统达到临界复杂度时，局部电流瓦解会触发大小不一的能量释放雪崩，导致能量扰动、功率和事件持续时间上的无标度分布。观察到一种长期记忆效应，即每次雪崩后电流丝系统会自我复制。结果支持经典级联和逆级联在磁层中同时运行的观点。在前者中，高雷诺数等离子体流通过连续分解瓦解为湍流；在后者中，小尺度流涡与磁场的相互作用可以自组织成拉长的电流丝和大尺度能量雪崩，模拟亚暴过程。