三维磁重联扩散的标度理论
等离子体物理
2021-08-25 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们发展了关于在出平面方向有限范围的三维（3D）磁重联扩散的基于第一性原理的标度理论。该理论适用于有或没有出平面（引导）磁场、有或没有Hall物理的系统。该理论复现了已知的有无引导场的扩散速度与方向，将先前知识统一于单一理论中。新结果包括：（1）若在重联与非重联区域界面诱导出x线，则重联以特定方向扩散，这由 outflow 方向电场在出平面梯度控制。（2）反平行无碰撞重联的扩散机制为对流（已知），但引导场重联的为磁场弯曲。我们使用3D双流体和电阻磁流体力学模拟确认了该理论。（3）该理论解释了为何电阻磁流体力学中的反平行重联不扩散。（4）与自由磁能相关的模拟域纵横比影响重联是扩散还是以固定x线长度对流。（5）我们进行了以压力脉冲而非磁扰动启动反平行无碰撞重联的模拟，发现扩散不变而非如先前建议的那样以磁声速扩散。结果为理解超出此处所研究系统的扩散提供了理论框架，并对包括双带太阳耀斑和地球磁层中的重联等应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2108.00294,
title = {Scaling Theory of 3D Magnetic Reconnection Spreading},
author = {Milton Arencibia and Paul A. Cassak and Michael A. Shay and Eric R. Priest},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.00294},
year = {2021}
}
备注
Accepted in AIP Physics of Plasmas, appearing in Volume #: 28, Issue #: 8, Issue: 2021-08-02. Ref. POP21-AR-00492