磁场平行等离子体流剪切引起的流体动力学不稳定性对离子温度梯度的敏感性

对于空间等离子体和实验室等离子体，离子温度的跨磁场（即垂直）分布和磁场平行（平行）等离子体流的垂直分布有时是不均匀的。文献中已广泛讨论了由离子温度分布梯度或平行流剪切引起的不稳定性。本文研究了等离子体的流体动力学稳定性，在剪切参数、归一化波数以及密度梯度与离子温度梯度尺度长度比值的范围内量化了实频和虚频，并说明了逆朗道阻尼在离子温度梯度与平行流剪切耦合情况下的作用。我们发现，增加离子温度梯度会降低流体动力学平行流剪切不稳定性（也称为平行开尔文 - 赫姆霍兹不稳定性或 D'Angelo 不稳定性）的不稳定性阈值。我们还发现，动力学不稳定性源于两种自由能源的耦合增强作用。对于电子温度和离子温度相当的情况，我们解析地说明了随着剪切参数、归一化波数以及密度梯度与离子温度梯度尺度长度比值的变化，D'Angelo 不稳定性向动力学不稳定性的转变，并将稳定性的变化归因于逆离子朗道阻尼量的变化。我们表明，在归一化波数 $k_{\perp} \rho_{i}$ 为量级 1 附近，频率的实部和虚部变得相当，且增长率达到最大。