快速三维无碰撞引导场磁重联中的动理学湍流
等离子体物理
2018-11-07 v3 太阳与恒星天体物理
空间物理
摘要
尽管湍流被推测对磁重联很重要，但关于其在无碰撞等离子体中的作用仍知之甚少。先前量化湍流对重联影响的尝试通常预设阿尔文(Alfv\'enic)或其他低频涨落，或仅在二维位形和反平行磁场中研究无碰撞动理学效应。鉴于此，我们利用三维粒子在胞(PIC)代码数值模拟，通过无力电流片在频率和波数空间分析了由三维引导场重联自生成的动理学湍流。我们的研究揭示了重联率和动理学湍流具有类似于当前MMS卫星原位观测以及实验室重联实验MRX、VTF和\textsc{Vineta}-II所得的特征。特别地，我们发现三维引导场重联过程中发展的动理学湍流展现出宽频带幂律谱，延伸至低杂频以上直至电子频率。在频率空间，湍流的谱指数在重联X线处接近-2.8。在波数空间，一旦归一化重联率到达0.1，它也变为-2.8。宽频带动理学湍流主要归因于在动理学重联的足够薄电流片中激发的电流流不稳定性和电子流剪切不稳定性。动理学湍流的增长对应于高重联率，其超过了快速层流、非湍流重联的重联率。
引用
@article{arxiv.1705.01054,
title = {Kinetic turbulence in fast 3D collisionless guide-field magnetic reconnection},
author = {P. A. Muñoz and J. Büchner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.01054},
year = {2018}
}
备注
13 pages, 10 figures. Revised version. Published in Physical Review E