磁流体动力学湍流中的剩余能量

太阳风观测和数值模拟中越来越多的证据表明，磁流体动力学湍流中动能与磁能并不处于均分状态。它们之间的失配，即剩余能量 $E_r=E_v-E_b$，其起源尚不十分清楚。本工作对弱磁流体动力学湍流状态下的这一效应进行了解析研究。我们发现剩余能量由湍流动力学自发产生，且具有负号，与观测结果吻合良好。我们得到剩余能量凝聚在 $k_||=0$ 附近，其 $k_||$-谱随 $k_\perp$ 线性展宽，其中 $k_||$ 和 $k_\perp$ 分别是平行和垂直于背景磁场的波数，而剩余能量的场垂直谱在惯性区内具有标度关系 $E_r(k_\perp)\propto k_\perp^{-1}$。这些结果与数值模拟一致。我们提出剩余能量在阿尔芬湍流中起着基础性作用，在正确解释观测和数值数据时应予以考虑。