三维动力学阿尔芬湍流的全动理学模拟

我们展示了一项模拟等离子体湍流的三维粒子网格模拟结果，该模拟再现了太阳风动理学尺度上的等离子体条件。亚离子区湍流的谱特性与动力学阿尔芬波的理论预期一致。此外，我们计算了由关系式 $k_{\parallel}(k_{\perp})$ 定义的局域各向异性，其中 $k_{\parallel}$ 是在垂直尺度 $l_{\perp}\sim 1/k_{\perp}$ 上沿局域平均磁场的特征波数。亚离子区各向异性具有尺度依赖性，满足 $k_{\parallel}<k_{\perp}$，且线性时间尺度与非线性时间尺度之比约为 1，表明动理学级联接近临界平衡状态。我们的结果与多项太阳风实地观测数据吻合良好，并从第一性原理上证明了基于动力学阿尔芬波临界平衡级联的等离子体湍流模型的可行性。