太阳耀斑中的自发电流层碎裂与级联重联：I. 模型与分析

磁重联通常被认为是太阳（爆发）耀斑的一种机制。然而，对该场景的深入研究揭示了许多未解决的问题。其中之一是基本问题：磁能如何从大的积累尺度传递到等离子体尺度，并在那里实际耗散。为了研究这种跨越广泛尺度的传递，我们通过高分辨率MHD模拟来探讨这个问题。模拟结果表明，磁能向小尺度的传递是通过一系列连续更小的磁通量绳（等离子体团）的级联实现的，类似于（不可压缩）流体动力学中的涡管级联。撕裂和（驱动）“碎裂合并”过程对于磁场（及相关电流密度）连续碎裂成更小元素同等重要。在后期阶段，撕裂和合并过程之间的动态平衡揭示了级联过程典型的稳态（幂律）标度。研究表明，级联重联还解决了太阳耀斑研究中的其他未解决问题，例如（爆发）耀斑的规则大尺度图像与碎裂（混沌）能量释放的观测特征之间的二元性，以及大量加速粒子的问题。实际上，自发电流层碎裂和在电流层内形成多个通道化的耗散/加速区域似乎是级联过程的内在特征。多个小尺度电流片也可能促进大量粒子的加速。本文研究并讨论了由级联重联碎裂的电流层中嵌入的潜在加速区域的结构、分布和动力学。