磁流体动力学湍流：标度定律与天体物理意义

湍流是天体流体最常见的状态。在典型的天体流体中，湍流伴随强大的磁场，这对湍流级联动力学产生深远影响。近期在磁流体动力学 (MHD) 湍流理论方面取得了重大突破。首次出现了一种由观测和数值模拟均支持的湍流标度模型。我们综述了关于不可压缩和可压缩湍流的最新研究进展。我们比较 Iroshnikov-Kraichnan 和 Goldreich-Sridhar 模型，讨论 Alfvén、慢模和快模的标度。我们还讨论湍流在湍流运动被粘性耗尽后发生的全新尺度——即在黏性耗尽尺度以下的湍流。对于部分离子化的稀疏星际气体，由于中性粒子引起的黏性，在此尺度上截断了湍流级联。我们表明，在此尺度以下，磁流动涨落持续具有浅谱，并讨论离子和中性粒子解耦后是否可以恢复 MHD 级联。我们讨论这一对宇宙射线传输、粒子动力学等的新认识的意义，并讨论如何将理论预测与观测进行对照。