三维结构对磁重联的影响

本文利用高保真电阻 MHD 模拟，展示了撕裂不稳定性起始和发展的 2.5 维与 3 维研究结果。我们对重联场强度（或剪切角）进行了有限的参数研究。初始采用简单的 1 维平衡态，由修正的无作用力电流片构成，所有方向均施加周期性边界条件。在所有情况下，线性和非线性演化都导致在两个大磁通量绳之间形成一个主电流片。我们分析了所有模拟中这一后期阶段的全局重联率。研究发现，在 2.5 维中，主电流片因等离子体团而碎裂，并且正如预期，通过多种方法计算的全局重联率随重联场强度的增加而增加，这是由于更强的 Alfvén 速度所致。在 3 维中，撕裂不稳定性相互作用的倾斜模式的存在使简单的 2.5 维图像复杂化，纠缠了入流的磁场，并对重联率产生了负面影响。更强的 Alfvén 速度和纠缠这两个相互竞争的效应都随重联场强度的增加而增强，导致重联率随重联场强度的增加而降低。在所有模拟中，3 维的重联率均小于 2.5 维，但表明当趋向于弱重联场（或强导向场）时，系统变得更像 2.5 维，且 2.5 维与 3 维的重联率趋于一致。这些结果与日冕中的纳耀斑加热和耀斑电流片等情况相关。