磁流体动力学弱电离等离子体中撕裂介导的重联：I. 起始与线性演化

在高 Lundquist 数等离子体中，重联通过撕裂起始进行，随后进入非线性阶段，在此期间等离子体团不断形成、合并并从电流片（CS）中喷出。这一过程在全电离的磁流体动力学等离子体中已被理解。然而，许多等离子体环境，如恒星形成的分子云和太阳色球层，是弱电离的。我们使用理论和计算来研究这种弱电离系统中的撕裂介导重联。在本文中，我们重点关注该过程的起始和线性演化。在弱电离等离子体中，尺度低于 $v_{\rm A,n0}/\nu_{\rm ni0}$ 的磁零点将通过双极扩散自锐化，其中 $v_{\rm A,n0}$ 为中性 Alfvén 速度，$\nu_{\rm ni0}$ 为中性-离子碰撞频率。这种锐化以不断加快的速率发生，从而抑制重联的起始。然而，一旦 CS 变得足够薄，离子便与中性粒子解耦，CS 的变薄速度放缓，使得撕裂能够在 $\nu_{\rm ni0}^{-1}$ 量级的时间内起始。我们发现，首先破坏正在形成的电流片的模式的波长和增长率可以从弱电离撕裂色散关系中预测出来；随着等离子体复合率增加和电离分数降低，增长率变为 $\nu_{ni0}$ 的递增倍数，波长变为 $v_{\rm A,n0}/\nu_{\rm ni0}$ 的递减分数。