非均匀低速太阳风的三维模拟
太阳与恒星天体物理
2021-03-17 v1
摘要
在不久的将来，Parker Solar Probe 将对关于太阳日冕与太阳风之间过渡的动力学与本质的理论进行严格检验。旨在解释新生太阳风（包括其加热与加速）动力学的最流行机制是磁流体动力学（MHD）湍流。以往大多数模型聚焦于由外向 Alfvén 波及其反射相互作用引起的非线性级联，忽略了可能与太阳日冕等离子体垂直结构相关的效应，尽管存在压倒性证据。本文中，我们首次通过 3D MHD 数值模拟分析了从低日冕到 15 R_Sun 的垂直结构化太阳日冕与太阳风的动力学。我们发现背景结构对 MHD 湍流演化有强烈影响，其时间尺度远快于垂直均匀情形。在短于非线性时间的时间尺度上，与相位混合相关的线性效应导致 1/f 垂直能谱。随着湍流级联发展，我们观测到垂直（平行）能谱的幂律指数为 -3/2 或 -5/3（-2），垂直磁场谱比速度谱更陡，以及负剩余能量的强烈积累。我们得出结论：湍流最可能由驱动的横越 kink 波的自级联产生，此前被称为“uniturbulence”，其可能代表原始太阳风中的主导非线性能量级联通道。
引用
@article{arxiv.2012.00811,
title = {Three-dimensional simulations of the inhomogeneous Low Solar Wind},
author = {N. Magyar and V. M. Nakariakov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.00811},
year = {2021}
}
备注
Accepted in ApJ