横向非均匀等离子体中平行电场的产生

研究了具有横向密度非均匀性的等离子体中离子回旋波传播所产生的平行电场。证明重现先前 $E_{||}$ 产生动力学模拟结果 [Tsiklauri et al 2005, Genot et al 2004] 所需的最小模型是线性区域下的双流体冷等离子体近似。通过考察数值解还表明，$E_{||}$ 产生的原因是横向密度非均匀性诱导的电子和离子流分离。我们还研究了 $E_{||}$ 的产生如何受质量比影响，发现 $E_{||}$ 达到的振幅随质量比 $m_i/m_e$ 的倒数线性减小。对于 $m_i/m_e=1836$ 的实际质量比，在对应于驱动离子回旋波 3 个周期的时间内，此类经验标度律在日冕参数下产生 $E_{||}=14$ Vm$^{-1}$。质量比的增加对电子最终达到的平行（沿磁场方向）速度没有任何影响。然而，平行离子速度随质量比 $m_i/m_e$ 的倒数线性减小。这些结果可解释如下：(i) 离子动力学在 $E_{||}$ 产生中不起作用；(ii) $E_{||} \propto 1/m_i$ 的标度是由于 $\omega_d = 0.3 \omega_{ci} \propto 1/m_i$ 随离子质量增加而减小，因此电子流体可以有效地“短路”（与缓慢振荡的离子复合），从而产生较小的 $E_{||}$。