引力分层大气中的双流体重联喷流
太阳与恒星天体物理
2023-10-11 v1 高能天体物理现象
等离子体物理
空间物理
摘要
在太阳引力分层大气中,密度随高度呈指数下降,因此电离等离子体与中性粒子之间的碰撞耦合也随之减弱。在此,我们研究了离子与中性粒子之间的碰撞对大气中不同高度处发生的重联过程的作用。我们开展了由局域电阻率诱发的磁重联模拟,模拟在引力分层大气中进行,并改变初始重联 X 点的位置。我们比较了磁流体力学(MHD)模型与两种双流体构型:一种碰撞耦合由局域等离子体参数计算,另一种耦合被减弱以强化碰撞效应。在分层大气中的模拟显示,MHD 与强耦合双流体模拟具有相似的结构。然而,当增强碰撞效应以达到具代表性的参数区间时,我们发现一种非线性失控不稳定性,它使电流片(CS)两侧的等离子体-中性粒子密度发生分离。随着碰撞效应增强,速度上的初始解耦加热了中性粒子,并建立起一种非线性反馈:中性粒子向 CS 外部迁移,取代向 CS 中心聚集的带电粒子。重联率最大值约为 0.1,两种重联高度下相近,且与三种模型中所用的局域增强电阻率一致。在模拟接近结束时观测到的等离子体团形成初期受主重联点外流影响,而非碰撞。我们综合了 MHD 与双流体模型的光学薄辐射,当使用带电粒子密度而非总密度时,其演化可能表现出极大差异。
引用
@article{arxiv.2307.05736,
title = {Two-fluid reconnection jets in a gravitationally stratified atmosphere},
author = {B. Popescu Braileanu and R. Keppens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.05736},
year = {2023}
}