超阿尔文太阳风中的反射驱动湍流

在磁化、分层天体物理环境（如日冕和太阳风）中，阿尔文涨落从背景梯度“反射”，从而实现非线性相互作用并由此将其能量耗散为热。这一过程被称为“反射驱动湍流”，被认为在日冕加热和太阳风加速中起着关键作用，解释了一系列观测相关性与约束。基于先前聚焦内日球层的工作，此处我们使用约化磁流体力学在膨胀盒中研究反射驱动湍流的基本物理——这是能捕获超阿尔文太阳风中局地湍流等离子体动力学的最简单模型。尽管理想化，我们的高分辨率模拟与简单理论揭示了与多种观测一致丰富现象学。向外传播的涨落初始具有高不平衡性，非线性衰变加热等离子体，变得更平衡且磁主导。尽管高不平衡，湍流仍强，因为Elsässer碰撞被反射抑制，导致两个Elsässer场之间“反常相干”。该相干与线性效应一起使湍流在衰变时反常增长“anastrophy”（平方磁势），迫使能量涌向更大尺度并形成“1/f范围”能谱。在晚期，膨胀压倒非线性和阿尔文物理，形成孤立的、磁主导的“阿尔文涡旋”结构以最小化其非线性耗散。这些结果可合理解释观测到的湍流不平衡、剩余能量、等离子体加热与涨落谱的径向和风速依赖性，并对未来观测作出可检验预测。