增长或衰减——I：湍流发电机饱和的普适性

湍流小尺度发电机（SSD）很可能是我们今天在宇宙中观测到的星际介质（ISM）磁化的原因。SSD 高效地将动能 $E_{\rm kin}$ 转化为磁能 $E_{\rm mag}$，并常被用来解释初始弱磁场（$E_{\rm mag} \ll E_{\rm kin}$）如何被放大，然后维持在 $E_{\rm mag} \lesssim E_{\rm kin}$ 的水平。通常，这一过程通过初始化一个弱种子磁场并让湍流将其增长至饱和来研究。然而，在 Growth or Decay 系列的这一 Part I 中，利用高达磁雷诺数 2000 的三维、黏阻性磁流体动力学湍流模拟，我们表明：若初始时 $E_{\rm mag} \sim E_{\rm kin}$ 甚至初始时 $E_{\rm mag} \gg E_{\rm kin}$，也可达到积分量、能谱和磁场特征尺度上相同的最终态。这表明湍流发电机的最终饱和态由湍流和等离子体的材料属性决定，与磁场的初始结构或振幅无关。我们讨论了这对湍流等离子体中磁场维持以及探索发电机饱和的未来研究的意义。