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无碰撞高β等离子体中的磁重联起始

高能天体物理现象 2019-02-27 v2 等离子体物理 空间物理

摘要

在磁化、无碰撞等离子体中,组成粒子的磁矩是一个绝热不变量。因此,此类等离子体中磁场强度的增加会导致垂直于磁场线的热压增加。高于一个依赖于 β\beta 的阈值(其中 β\beta 为热压与磁压之比)时,这种压力各向异性驱动镜像不稳定性,在离子拉莫尔尺度上产生磁场线的强烈畸变。利用电流片(CS)形成及伴随的压力各向异性产生的简单解析模型,研究了该不稳定性对磁重联的影响。在无碰撞等离子体中,CS 形成及随后变薄期间难以维持各向同性的麦克斯韦粒子分布,加之高 β\beta 等离子体中镜像不稳定性阈值较低,意味着重联磁场的几何结构可能与无碰撞重联模拟中常用的标准 Harris 片剖面有根本不同。因此,取决于 CS 形成速率和初始 CS 厚度,其增长率和波数因该差异而增强的撕裂模可能在标准撕裂模发展之前就破坏受镜像扰动的 CS。我们建立了定量理论来说明这一过程,其可应用于动力学磁旋转“通道”模的撕裂介导破坏。

关键词

引用

@article{arxiv.1810.04135,
  title  = {Onset of magnetic reconnection in a collisionless, high-beta plasma},
  author = {Andrew Alt and Matthew W. Kunz},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1810.04135},
  year   = {2019}
}

备注

accepted for publication in Journal of Plasma Physics Letters on 4 Jan 2019