重连排气的黎巴洛问题多层次仿真
太阳与恒星天体物理
2026-04-01 v1 等离子体物理
空间物理
摘要
磁重连驱动着广泛的天体等离子体现象，包括日 flare，通过改变磁场拓扑将磁能转换为等离子体能。Petschek 重连是一种磁流体动力学（MHD）模型，其中磁场线在局部化扩散区内重连，形成两个关闭慢冲击波，实现高效能量转换。当包含动力学效应时，这一图景是否仍然成立仍是一个未解决的问题。本研究通过求解二维黎巴洛问题，采用耦合 MHD 与粒子-in-cell（PIC）仿真的多层次框架，考察与重连排气相关的慢冲击波的形成及其特性。我们发现，尽管在 PIC 域中慢冲击波的形成被抑制，MHD 域中仍会形成接近关闭极限的慢冲击波，且该行为对 PIC 域的大小不敏感。慢冲击波的形成进一步促进了 PIC 域内等离子体的各向同性化。这些结果表明，在温度各向异性似乎远离重连区已被放松的无碰撞-有碰撞系统（如日 flare）中，Petschek 式重连仍然可行。
引用
@article{arxiv.2603.29638,
title = {Multi-hierarchy simulation of Riemann problem for reconnection exhausts},
author = {Keita Akutagawa and Shinsuke Imada and Munehito Shoda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.29638},
year = {2026}
}
备注
Accepted for publication in the Astrophysical Journal