非平衡 Alfvén 湍流中三维各向异性的高阶分析

我们分析了非平衡太阳风湍流的原位观测，以评估基于“临界平衡”(CB) 和“尺度依赖动态对齐”(SDDA) 的 MHD 湍流模型。在能量注入尺度上，外向和内向模式均表现出弱级联；同时观察到 SDDA 的同步收紧。外向模式在惯性区持续表现为弱级联，而内向模式在 $\lambda \approx 3 \times 10^{4} d_i$ 处转变为强级联，其谱指数因“反常相干”效应而偏离预期。惯性区包含两个不同的子惯性段。在 $\lambda \gtrsim 100 d_i$ 之外，涡旋呈场向管状拓扑，SDDA 特征主要在高振幅涨落中显现。第 $n$ 阶条件结构函数（垂直于局地平均场和涨落方向）的标度指数 $\zeta_{n}$ 与 Chandran 等人 2015 年和 Mallet 等人 2017 年的解析模型一致，表明“多重分形”统计和强间歇性；然而，平行和位移分量的标度比预测的更凹，可能受膨胀效应影响。在 $\lambda \approx 100 d_i$ 以下，涡旋变得越来越各向异性，演变为薄的电流片状结构。同时，$\zeta_{n}$ 随阶数线性标度，标志着向“单分形”统计的转变。在 $\lambda \approx 8 d_i$ 处，纵横比的增加停止，涡旋变为准各向同性。这种变化可能标志着撕裂不稳定性导致的重联，或能量转向离子回旋波谱，与“螺旋度势垒”一致。我们的分析使用了 5 点结构函数，在捕捉较小尺度上的陡峭标度行为方面比传统的 2 点方法更有效。