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由三重关联子产生的磁螺度通量

星系天体物理 2023-01-27 v2 流体动力学 等离子体物理

摘要

磁螺度密度的通量在大尺度湍流发电机中起着重要作用,使得大尺度磁场能够在克服灾难性猝灭的同时增长。本文解析地表明,若干重要的磁螺度通量类型如何由螺度密度演化方程中涉及涨落场三重关联子的项产生。为此,我们假设不可压缩性与弱非均匀性,并采用准正态闭合近似:四阶关联子被替换为二阶关联子的乘积,而四阶累积量对三阶矩演化的影响由一个强阻尼项来刻画。首先,我们展示了此前仅在模拟中观测到的扩散型螺度通量如何由三重关联项产生。这伴随着我们所称的“随机平流通量”,它主要沿随机场的梯度输运磁螺度。我们还发现,一个在某些方面类似于 Vishniac 最初提出的新的螺度通量贡献,可由三重关联子产生。该贡献依赖于随机磁能与动能沿大尺度涡度的梯度,因而出现在任何旋转、分层系统中,即便湍流主要非螺度亦如此。它自身可催生大尺度发电机,同时在系统内空间输运磁螺度。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.14810,
  title  = {Magnetic helicity fluxes from triple correlators},
  author = {Kishore Gopalakrishnan and Kandaswamy Subramanian},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.14810},
  year   = {2023}
}

备注

19 pages. Version accepted by ApJ. Changes from v1: More prominent discussion of prior work in sec 4.2. Full expression for the helicity fluxes (earlier equation 12) has now been moved to appendix E. Clarified the closure used. Corrected some typos in the explanation of the VC approximation (no change in the presented results)