随机磁场的统计分析

先前工作引入了给定矢量场 B 的尺度分裂能量密度 \psi，以量化场随机性 S(t)。将其应用于湍流磁场可预测：湍流对磁场的缠结会增大磁随机性。随机性的增大会进而使小尺度上粗粒化场错位，从而在粗粒化时于大尺度上平均成更弱的场。场对湍流缠结的抵抗可能在某时刻导致其突然滑脱流体，降低随机性并增大能量密度。因此磁随机性的极大（极小）值预期近似对应于能量密度的极小（极大）值，其出现对应于磁场滑脱流体。另一方面，场-流滑脱已被发现与磁重联密切相关。在本文中，我们使用均匀不可压缩磁流体力学（MHD）模拟对这些理论预测作数值检验。除可能由间歇性与强场湮灭等引起的小尺度偏离外，理论预测的随机性与磁能的全局关系在模拟盒的不同子体中被观测到。这可能表明 MHD 湍流中存在普遍局部的场-流滑脱与小尺度重联事件。我们还表明，磁随机性极大即 \partial_t S(t)=0 & \partial^2_t S(t)<0 会导致动随机性水平的突增，这可能对应于重联场线驱动的流体喷流即重联。这提出了一种重联问题的新数学途径。