强布尼曼湍流中波粒相互作用的双流体描述

为了理解磁重联中反常电阻率的本质，我们研究了当等离子体在无力电流片中对布尼曼不稳定性不稳定时，湍流引起的动量输运和能量耗散。使用三维粒子网格模拟，我们发现布尼曼不稳定性中波粒相互作用产生的宏观效应可以近似地用一组电子流体方程描述。我们表明，电流层中沿电流的能量耗散和动量输运局部上是准静态的，但全局上是动态且不可逆的。湍流阻力耗散了电流片的流动能量以及相关的磁能。流动能量的净损失转化为平行于磁场的电子分量热传导，并增加了电子玻尔兹曼熵。自持布尼曼波的增长满足一个伯努利型方程，该方程关联了湍流引起的对流动量输运和热动量输运。电子捕获和脱捕获驱动局部动量输运，而相位混合将对流动量转化为热动量。阻力在反常加热过程中起到微观-宏观连接的作用。磁场的减小维持了一个感应电场，该电场重新加速电子，但大部分磁能被耗散并转化为垂直于磁场的电子分量热。这一加热过程与电流片中布尼曼不稳定性加热解耦。离子加热很弱，但离子在辅助波与电子之间的能量交换中起重要作用。冷离子流体方程与我们的电子流体方程一起构成了一组完整的方程，描述了布尼曼不稳定性的发生、增长、饱和和衰减。