磁重联：从Sweet-Parker模型到随机等离子体团链
等离子体物理
2015-07-29 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
（缩略版）磁重联是等离子体中磁场的拓扑重排，伴随能量的剧烈释放和粒子加速。重联如同等离子体本身一样普遍，太阳耀斑或许是最广为人知的例子。在过去几年中，对大规模流体系统中磁重联的理论理解经历了重大的范式转变。由著名的Sweet-Parker (SP) 理论描述的稳态重联模型主导该领域约50年，已被本质上随时间演化、突发性的重联层图像所取代，该图像由多个次级磁岛（等离子体团）的持续形成和抛射主导。在SP模型中重联被预测为缓慢的，而这一新范式的一个主要含义是，只要系统足够大，流体系统中的重联是快速的（即独立于伦德奎斯特数）。这一概念转变关键在于认识到类SP电流层对等离子体团不稳定性是剧烈不稳定的——这意味着此类电流片是超临界不稳定的，因此一开始就无法形成。这表明电流片的形成和随后的重联过程不能像通常假设的那样解耦。本文提供了导致这一全新框架的重联理论和模拟最近发展的入门级概述。我们简要讨论等离子体团不稳定性在选定应用中的作用，并描述该主题前沿剩余的若干突出挑战。其中包括将等离子体团不稳定性解析和数值扩展到 (i) 3D 和 (ii) 非MHD体制。两种情况下均报告了新结果。
引用
@article{arxiv.1507.07756,
title = {Magnetic reconnection: from the Sweet-Parker model to stochastic plasmoid chains},
author = {N. F. Loureiro and D. A. Uzdensky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.07756},
year = {2015}
}
备注
Submitted to Plasma Phys. Control. Fusion, EPS 2015 Special Issue