纠缠磁场中的位涡混合

本文提出了无序（纠缠）磁场中位涡（PV）混合的理论。分析在 $\beta$-平面 MHD 背景下进行，特别关注稳定层化、准二维太阳差旋层的动量输运物理。提出了通过涡度平流和磁场倾斜实现平均 PV 演化的物理图像。在弱场扰动情形下，准线性理论预测当平均磁场增大时，随着湍流阿尔文化（Alfv\'enizes），雷诺应力与磁应力相平衡。在平均场-电阻率参数空间中定量探讨了喷流的形成。然而，由于即便适中的平均磁场在大的磁雷诺数下也会导致大的磁扰动，物理上相关的情形是强但无序的场。我们表明数值计算指出雷诺应力在阿尔文化之前——即流体与磁能平衡之前——就已发生显著改变。为理解这些趋势，我们发展了随机磁场中位涡混合的双重平均模型。计算表明，均方场强烈改变了雷诺应力相位相干性，并对纬向流产生磁阻力。阐明了纠缠场减缓输运的物理机制，并将其与相关的湍流电阻率淬灭相联系。我们提出将该系统视为由纠缠磁网络贯穿的阻弹介质的物理图像。详细讨论了该理论在差旋层及其他系统动量输运中的应用。