理想撕裂模的电阻磁流体力学模拟

我们在可压缩、电阻磁流体力学框架下，通过二维数值模拟研究了薄电流片上的撕裂不稳定性线性与非线性演化。特别地，我们分析了逆纵横比随Lundquist数 $S$ 以 $S^{-1/3}$ 标度的电流片行为。这一标度近来被认识到给出了分离快速理想重联的阈值，其演化与增长在 $S$ 足够高时与 $S$ 无关，这很自然，因为理想情形是 $S\to\infty$ 的极限。我们的模拟证实，对于 $S=10^7$ 的最小耗散情形，撕裂不稳定性增长率可快至 $\gamma\approx 0.6\,{\tau_A}^{-1}$，其中 $\tau_A$ 是由宏观尺度设定的理想Alfv\'enic时间。对于此处探索的 $S$ 值，在线性区也恢复了预期的失稳色散关系与本征模。此外，在模拟的非线性阶段，我们观测到遵循同样临界标度（此处基于局部的、小得多的长度计算）的二次事件，导致越来越快的重联。这些发现有力支持了如下观点：在完全动力学区，一旦电流片发展、变薄并达到其纵横比的临界阈值，撕裂模便能在局部（理想）Alfv\'enic时间尺度上触发磁岛形成与重联，正如解释太阳与天体物理等离子体中常观测到的爆发耀斑活动所需。