二维部分电离磁流体湍流

电离发生在热木星的高层大气和气态巨行星的内部，导致磁流体动力学（MHD）效应将动量与磁场耦合，从而显著改变动力学。在温度适中的区域，气体仅部分电离，这也会导致与中性分子的相互作用。为探索这些区域的湍流动力学，我们采用部分电离 MHD（PIMHD），这是一个双流体模型——一个中性流体和一个电离流体——由与速度差成正比的碰撞项耦合。受行星环境中旋转将大尺度运动约束为主要是二维的启发，我们进行了一系列模拟以考察二维 PIMHD 湍流的参数空间，并特别关注碰撞及其在动力学、耗散和两物种间能量交换中的作用。我们得到并在数值上确认了弱碰撞与强碰撞极限下由碰撞引起的能量损失表达式，并表明在强碰撞极限下，中性流体与离子耦合并表现为 MHD 流体。最后，我们讨论了我们的发现对当前气态巨行星大气认识的一些启示。