非均匀厚度电流片中三维磁重联的扩展

自然发生与实验室环境中的磁重联通常局部起始，并沿垂直于重联平面的方向伸长或扩展。先前的工作主要聚焦于具有均匀厚度的电流片，对于反平行重联其预测的扩展速度为电流载流子的局地速度。我们推导了厚度在面外方向变化的电流片中无碰撞反平行重联的三维（3D）扩展的标度理论，既包括从较薄区域向较厚区域的扩展，也包括从较厚区域向较薄区域的扩展。我们推导了一个表达式，用于计算给定厚度剖面的电流片发生扩展所需的时间。一个关键结果是，当重联从较薄区域扩展到较厚区域时，较厚区域中的扩展速度比阿尔文速度和局地电流载流子速度都慢，慢的因子为薄与厚电流片厚度之比。这一点很重要，因为磁层与太阳观测此前测得扩展速度慢于先前的预测，因此本机制或可解释这一特征。我们通过使用 3D 双流体数值模拟的参数研究证实了该理论。我们利用该预测计算了地磁活动期间地球磁尾中重联扩展的时间尺度。这些结果对于理解太阳耀斑以及地球与其他行星的日侧磁层顶中的重联扩展也具有潜在重要性。