太阳大气中作为电场发生器的自洽稳态 MHD 剪切流
太阳与恒星天体物理
2014-09-17 v1 流体动力学
等离子体物理
空间物理
摘要
日冕结构中的磁场和流动（例如在耀斑的渐进相中）可以用二维和三维磁流体静力学 (MHS) 及稳态磁流体动力学 (MHD) 平衡来描述。在一个物理上简化但数学上精确的模型中，我们研究了由剪切流产生的电流及其相应的电场。从精确且解析计算的磁势场出发，我们自洽地求解了非线性 MHD 方程。通过施加磁剪切流并假设非理想 MHD 环境，我们利用法拉第定律计算了电场。电磁场的形式解使我们能够计算出类似于无碰撞 Speiser 电阻率的有效电阻率表达式。我们发现电场可以具有高度的空间结构，或者说呈丝状。平行于磁场的电场分量是主导分量，并且在电阻率最大处数值很高。电场是一个势场，因此粒子的最高能量增益可以直接从相应的电压推导出来。在我们的日冕耀斑后情景示例中，我们获得了数十 keV 的电子能量，这与观测发现的数量级相同。该能量作为粒子加热和加速的来源。
引用
@article{arxiv.1407.3227,
title = {Self-consistent stationary MHD shear flows in the solar atmosphere as electric field generators},
author = {D. H. Nickeler and M. Karlicky and T. Wiegelmann and M. Kraus},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.3227},
year = {2014}
}
备注
11 pages, 9 figures, accepted to Astronomy and Astrophysics