无碰撞等离子体湍流的全动力学与约化动力学建模对比
等离子体物理
2017-09-21 v2 太阳与恒星天体物理
空间物理
摘要
我们报告了二维空间中无碰撞等离子体湍流的不同动力学模型之间的直接比较结果。所考虑的模型包括第一性原理的全动力学 (FK) 描述、两种广泛使用的约化模型 [回旋动力学 (GK) 和具有流体电子的混合动力学 (HK)]，以及一种新的约化回旋动力学方法 (KREHM)。考虑了两种不同的离子 beta () 机制：0.1 和 0.5。对于 ，在从离子回旋半径到电子回旋半径的尺度范围内，发现 GK 和 FK 模型之间具有良好的一致性，从而为动力学阿尔芬级联情景提供了确凿证据。在同一范围内，HK 模型产生了较浅的谱斜率，这可能是由于缺乏电子朗道阻尼所致。对于 ，对谱比的详细分析揭示了在动力学尺度上 GK 和 FK 描述之间存在轻微分歧，尽管动力学阿尔芬涨落可能仍然起着重要作用。这种差异可以追溯到高于离子回旋半径的尺度，在那里 FK 和 HK 结果似乎表明在两种等离子体 beta 机制下都存在快磁声波和离子伯恩斯坦模，但在低 beta 情况下与 GK 的偏差更为显著。此处逐案对比全动力学模型所确定的约化动力学近似的实际局限性和优势，可能为湍流无碰撞等离子体（如太阳风）中起作用的主要动力学效应提供有价值的见解。
引用
@article{arxiv.1706.02652,
title = {Fully kinetic versus reduced-kinetic modelling of collisionless plasma turbulence},
author = {D. Groselj and S. S. Cerri and A. Banon Navarro and C. Willmott and D. Told and N. F. Loureiro and F. Califano and F. Jenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.02652},
year = {2017}
}