湍流磁化等离子体中的热传导与重联扩散

众所周知，磁场约束带电粒子的运动，阻碍带电粒子垂直于磁场方向的扩散。这种输运过程的修正对于广泛的天体物理过程至关重要，包括宇宙线输运、星际介质中重元素的转移、恒星形成等。在处理这些过程时，应牢记在现实的天体物理条件下，磁化流体是湍流的。在这篇综述中，我们单独挑出一种输运过程，即热传导，并考虑其在磁化湍流存在时如何发生。我们表明，磁力线不断改变拓扑结构和连通性的能力是正确描述湍流流体中三维磁场随机性的核心。这种能力由湍流流体中的快速磁重联保证，并将重联扩散的概念置于天体物理等离子体热传导物理图像的核心。借助重联扩散，我们描述了等离子体在不同磁化涡旋之间扩散的能力，从而解释了湍流对热量的平流。采用基于现代磁流体动力学(MHD)湍流理解的磁场结构，我们还讨论了电子沿随机磁力线流动所产生的热导率。我们比较了这两种过程产生的有效热输运，并得出结论：在许多天体物理动机驱动的案例中，涡旋对热量的平流占主导地位。最后，我们讨论了次扩散和超扩散的概念，并表明次扩散需要相当严格的设定。同时，在小于湍流注入尺度的尺度上，加速扩散或热量的超扩散是可能的。