太阳耀斑中的 MHD 湍流形成：三维模拟与合成观测
太阳与恒星天体物理
2023-05-03 v1 等离子体物理
空间物理
摘要
湍流等离子体运动在宇宙中十分常见，并在太阳耀斑中被用来驱动有效加速以产生高能电子。从极紫外（EUV）观测中频繁探测到未分辨的质量运动，常被视为湍流。然而，这种等离子体湍流在耀斑期间如何形成在很大程度上仍是谜。在此，我们成功在包含磁重联过程的三维磁流体力学模拟中重现了观测到的湍流。湍流的形成源于重联外流与重联位点下方磁拱之间的复杂非线性相互作用，其中剪切流驱动的 Kelvin-Helmholtz 不稳定性（KHI）在生成湍流涡旋中起着关键作用。湍流产生在高密度耀斑环上方，随后作为阿尔文扰动沿磁场传播至色球足点。在终止激波附近可发现超过 200 km s^-1 的高湍流速度，而低层大气在数密度约为 10^11 cm^-3 的层达到 10 km s^-1 的湍流速度。具有最大非热速度的湍流区与观测到的高能电子集中区域重合，表明了湍流在加速中的潜在作用。EUV 中的合成视图与拟合的 Hinode-EIS 光谱显示与观测结果高度一致。能量分析表明，超过 10% 的重联下流动能可通过 KHI 转化为湍流能量。
引用
@article{arxiv.2210.09856,
title = {MHD turbulence formation in solar flares: 3D simulation and synthetic observations},
author = {Wenzhi Ruan and Limei Yan and Rony Keppens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.09856},
year = {2023}
}