压缩驱动等离子体湍流中磁流体力学模的性质

我们通过将 MHD（磁流体力学）模拟数据分解为线性 MHD 模——即 Alfven（阿尔文）模、慢磁声波模和快磁声波模——来研究磁流体力学（MHD）本征模的性质。我们以螺线管与压缩混合驱动产生湍流，同时改变 Alfven 马赫数（M_A）、等离子体 beta 以及从亚声速到跨声速的声马赫数。我们发现快模和慢模在模混合中的比例随压缩驱动增强而增加。磁声波模的这一比例也可能成为模混合中的主导部分。利用结构函数分析了各模的各向异性。Alfven 模各向异性符合 Goldreich-Sridhar 理论。我们发现从低 M_A 到高 M_A 存在由弱到强 Alfven 湍流的转变。慢模性质与 Alfven 模相似。另一方面，在快模占模混合显著比例的情形中验证了快模的各向同性。快模行为在从低 M_A 到高 M_A 过程中未显示任何转变。我们发现有迹象表明不同模之间存在某些相互作用，且主导模的性质会影响较弱模的性质。本工作确定了磁声波模可成为湍流天体物理等离子体主要部分的条件，包括弱湍流 regime（区）。讨论了宇宙线输运与磁重联的重要天体物理意义。