部分等离子体中磁性重连规律的转变

部分等离子体中的磁性重连在广泛的太阳、天体和实验环境中发挥关键作用。尽管这种等离子体的重连通常由离子-中性耦合强度和 ion-neutral coupling 强度来表征，但大多数前期研究主要关注前者。对 ion-neutral coupling 与电离分数 $\chi=n_{i}/(n_{i}+n_{n})$ 的系统性探索仍不足。本研究系统扫描由离子-中性碰撞性和电离分数组成的二维参数空间，使我们能够探讨从强耦合重连向更快、脱耦合重连的转变。为实现此目标，我们采用一种新的三流体、五矩数值模型，将电子、离子和中性粒子视为独立的物种。我们发现，在强耦合 regime 中，重连速率符合 $\chi^{1/4}$ 比例。随着碰撞性降低，系统过渡到快速、与电离分数无关的 regime。相反，在所有模拟中，电流薄膜缩减至离子惯性长度 di，而非流体理论预测的膨胀混合尺度 $d_{i}\chi^{-1/2}$。识别出的临界厚度以及 resulting 快速重连的起始，与最近的完全动力学模拟和实验室实验相当良好地一致。此外，我们表明在广泛的耦合强度范围内，离子流出速度保持阿尔法夫诺速度，按 appropriate ion 或混合阿尔法夫诺速度比例；而混合流出速度在归一化离子阿尔法夫诺速度时按 $\chi^{1/2}$ 比例。