磁层顶重联三维模拟中的湍流

我们展示了磁层顶磁重联三维粒子模拟中观测到的湍流的详细分析。参数代表了磁层多尺度（MMS）任务的一次电子扩散区遭遇。发现湍流在磁X线和分隔线周围发展，本质上是电磁的，其特征波矢 $k$ 由 $k\rho_e\sim(m_eT_e/m_iT_i)^{0.25}$ 给出，其中 $\rho_e$ 为电子拉莫尔半径，并且似乎以离子压力梯度作为自由能来源。综合来看，这些结果表明该不稳定性是下混杂漂移不稳定性的一种变体。模拟中的湍流在平面外方向（重联电场方向）产生幅度约 $\pm 10$~mV/m 的电场涨落，远大于约 $0.1$~mV/m 的重联电场。如此大的平面外电场值在MMS数据中已被确认。模拟中的湍流控制着非对称重联中密度剖面和电流层的尺度长度，驱动它们更接近 $\sqrt{\rho_e\rho_i}$ 而不是二维重联模拟中看到的 $\rho_e$ 或 $d_e$ 标度，并在电子扩散区产生显著的异常电阻率和粘性。