弱碰撞等离子体湍流中的压力各向异性与黏性加热

压力各向异性可强烈影响弱碰撞、高beta等离子体的动力学，但标准磁流体力学（MHD）忽略了其效应。磁场强度的微小变化会产生巨大的压力各向异性力，加热等离子体、驱动不稳定性并重组流动，即便在远高于粒子回旋尺度的尺度上——而传统上认为动理学效应只在那些尺度重要。本文研究压力各向异性对受平均磁场贯穿的湍流等离子体（Alfvénic湍流）的影响。在先前关注Braginskii MHD的结果基础上，我们基于漂移动理学并使用Landau-fluid闭合计算热流的通量，采用简化流体模型考察了广泛的区制与参数。我们表明黏性（压力各向异性）加热耗散了大尺度注入的湍流级联功率的四分之一到一半；这不强烈依赖于等离子体beta或离子-电子温度比。这进而会通过调节不同耗散通道（如电子与离子热）间的能量分配来影响等离子体热力学。由于压力各向异性对其所由产生的流动具有快速动力学反馈——我们将此效应称为“磁不可变性”（magneto-immutability）——黏性加热被限制在强迫尺度附近的窄尺度范围内，支撑近乎守恒的、类MHD的惯性区级联，其余能量经此传向小尺度。尽管模型简化，我们的结果——包括黏性加热率、分布与湍流谱——与近期混合动理学模拟吻合良好。这对更普遍地使用扩展流体（甚至MHD）方法来模拟弱碰撞等离子体（如星系团介质、热吸积流与太阳风）颇具前景。