通过回旋共振介导无碰撞湍流耗散
空间物理
2023-06-09 v1 太阳与恒星天体物理
等离子体物理
摘要
磁化湍流的耗散对于理解天体物理系统中的能量传输与加热至关重要。无碰撞相互作用,例如共振波-粒过程,已知在塑造湍流天体物理环境中发挥作用。在此,我们给出太阳风中离子回旋波介导湍流耗散的证据。我们的结果表明,离子回旋波与磁化湍流强烈相互作用,表明它们是大尺度电磁涨落耗散的主要途径。我们进一步表明,回旋波的存在显著削弱了亚离子动理学湍流中已知的间歇性观测特征,而间歇性已知是另一条耗散途径。这些观测结果表明,在缺乏回旋共振波的情况下,非高斯相干结构能够在亚离子动理学尺度形成,并可能是湍流加热的成因。我们进一步发现,交叉螺旋度(即涨落的 Alfvénicity 水平)与离子尺度波的存在强烈相关,这表明无碰撞等离子体湍流的耗散并非普适过程,而是小尺度加热与耗散的途径受大尺度湍流涨落性质控制。我们认为这些观测支持螺旋度势垒的存在,其中高度 Alfvénic、不平衡的湍流被阻止级联到亚离子尺度,从而导致显著的离子回旋共振加热。我们的结果可能作为约束广泛天体物理系统中湍流加热性质的重要一步。
引用
@article{arxiv.2306.04881,
title = {Mediation of Collisionless Turbulent Dissipation Through Cyclotron Resonance},
author = {Trevor A. Bowen and Stuart D. Bale and Benjamin D. G. Chandran and Alexandros Chasapis and Christopher H. K. Chen and Thierry Dudok de Wit and Alfred Mallet and Romain Meyrand and Jonathan Squire},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.04881},
year = {2023}
}