Magnetic reconnection mediated by hyper-resistive plasmoid instability
用线性分析和非线性模拟方法研究了高阻等离子体团不稳定性引起的磁重联。发现线性增长率与$S_{H}^{1/6}$相对于超电阻Lundquist数$S_{H}\equiv L^{3}V_{A}/η_{H}$成比例，其中$L$是系统尺寸，$V_{A}$是阿尔文速度，$η_{H}$是超电阻率。在非线性区域，重联率变得几乎不依赖于$S_{H}$，等离子体团的数量与$S_{H}^{1/2}$成比例，次级电流片的长度和宽度都与$S_{H}^{-1/2}$成比例。这些缩放是一致的启发式参数假设二次电流片接近边际稳定。等离子体团的分布作为封闭的通量$ψ$的函数被发现服从$ψ^{-1}$幂律在一个扩展的范围内，随后由大的等离子体团的快速下降。这些结果进行了比较与电阻磁流体动力学研究。
2013-08-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Lattice Boltzmann model for resistive relativistic magnetohydrodynamics
本文建立了一个相对论磁流体力学的格子Boltzmann模型。即使该模型是电阻MHD推导，它表明，它是数值上的强大，即使在高电导率（理想MHD）的限制。为了验证的数值方法，进行了测试模拟的理想和电阻的限制，即在理想的MHD和电流片的演化的阿尔文波的传播在电阻制度，其中观察到非常好的协议比较的分析结果。此外，我们还研究了由Kelvin-Helmholtz不稳定性驱动的二维磁重联，并研究了不同参数对重联率的影响。结果表明，密度比对磁重联率的影响可以忽略不计，而剪切速度的增加会降低重联率。此外，它被发现的重联率成正比的$σ^{-\frac{1}{2}}$，$σ$是电导率，这是符合斯威特帕克模型的标度律。最后，利用该数值模型研究了恒星耀斑中的磁重联。三维模拟表明，恒星耀斑中背景磁力线和磁绳磁力线之间的重联可以作为光球层中剪切速度的结果而发生。
2015-08-14 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
First Detection of Plasmoids from Breakout Reconnection on the Sun
瞬态准直等离子体喷射（喷流）经常发生在整个太阳日冕，在活动区，安静的太阳和冕洞。虽然磁重联被普遍认为是喷流中能量释放的机制，但决定重联位置和速率的因素仍不清楚。我们以前的研究表明，磁爆发模型解释了大多数喷流的触发和演变在很大范围内的尺度，通过我们的数值模拟和高分辨率观测之间的详细比较。另一种解释，连续扭结模型，调用突破重联没有形成和爆炸性地驱逐通量绳。在这里，我们报告的直接观察突破重联和等离子体团的形成在两个喷气机的扇脊拓扑结构的嵌入式双极。我们首次观测到日冕三维爆发电流片中多个小等离子体团的形成和演化，这些等离子体团具有与快速重联相关的双向流动。第一个狭窄的射流发射的重联在突破电流片起源于变形的三维零，没有显着的耀斑重联或灯丝喷发。与此相反，第二个射流和冷灯丝等离子体的释放被触发爆炸突破重联时，形成的耀斑重联下的灯丝遇到预先存在的突破电流片的上升通量绳的前缘。这些观测结果有力地支持了两种重连驱动的喷流模型：第一种喷流的电阻扭结模型和第二种爆炸性喷流的爆发模型。
2019-09-14 astro-ph.SR
Magnetospheric launching in resistive MHD simulations
我们在一个缓慢旋转的年轻恒星物体附近进行数值模拟。使用我们自己的电阻MHD Zeus347代码在二维轴对称，磁层相互作用的演变经历了四个强大的阶段。准静止的轴向和锥形流出物质流可以持续许多轨道周期，这是磁致伸缩性促进的磁重联的结果。磁场的形状取决于磁层的电阻率。
2011-10-26 astro-ph.SR
Resistive magnetohydrodynamic simulations of X-line retreat during magnetic reconnection
为了研究电流片运动对重联过程的影响，我们进行了电阻磁流体动力学（MHD）模拟两个位置接近的重联网站移动远离对方的重联发展。这种模拟的发展速度比其他等效的单扰动模拟，但最终表现出更高的重连率。未受阻碍的流出射流比指向两个电流片之间形成的磁岛的流出射流更快且更长。X线和流动停滞点位于每个电流片的尾端附近，非常靠近阻塞出口。X线后退的速度范围为~0.02-0.06，而驻点后退的速度范围为~0.03-0.07，单位为初始上游Alfven速度。在早期，流动停滞点位于比X线更靠近电流片中心的位置，但是在稍后这两个点的相对位置切换。因此，在时间的后期，在X线后退的相反方向上，有显著的等离子体流穿过X线。在整个模拟过程中，X线处的速度不等于X线的速度。受这些结果的启发，在X点的局部参数的X线撤退率的表达式推导出来。这个表达式表明，X线撤退是由于两个平流的散装等离子体流和扩散的正常分量的磁场。
2010-09-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Resistive magnetohydrodynamic simulations of the ideal tearing mode
我们研究的线性和非线性演化的撕裂不稳定性薄电流片通过二维数值模拟，在可压缩，电阻磁流体力学的框架内。特别是，我们分析的行为的电流片，其逆纵横比的规模与伦德奎斯特数$S$为$S^{-1/3}$。最近已经认识到，这种缩放产生了分离快速、理想重连的阈值，其演化和增长独立于$S$，只要这足够高，因为理想情况作为$S\to\infty$的极限应该是自然的。我们的模拟证实，撕裂不稳定性增长率可以像$γ\approx 0.6\,{τ_A}^{-1}$一样快，其中$τ_A$是由宏观尺度设定的理想Alfvénic时间，对于我们的最小扩散情况$S=10^7$。预期的不稳定色散关系和本征模也检索在线性区域，这里探讨的值$S$。此外，在非线性阶段的模拟，我们观察到二次事件服从相同的关键缩放与$S$，这里计算的\emph{local}，小得多的长度，导致越来越快的重连。这些发现有力地支持了这样一种观点，即在完全动态的状态下，一旦电流片发展、变薄并在纵横比上达到这个临界阈值，撕裂模式就能够触发等离子体团的形成和在局部（理想）阿尔夫维尼时间尺度上的重连，这是解释太阳和天体物理等离子体中经常观察到的爆炸性耀斑活动所必需的。
2015-04-27 astro-ph.SR
On the Sweet-Parker model for incompressible visco-resistive magnetic reconnection in two dimensions associated to ideal magnetohydrodynamic instabilities
在二维不可压缩磁流体力学框架下，我们重新研究了著名的磁重联的Sweet-Parker（SP）模型。通过考虑非零粘度，通过磁普朗特数$P_m$重新推导出稳态解。此外，与原始SP模型相反，特别注意流入磁场$B_e$和电流层$L$的长度不一定是固定的并且可以取决于耗散参数的可能性。使用两种不同的理想不稳定的设置，即倾斜和合并模式，形成电流片，我们数值探索的标度关系与电阻率$η$和普朗特数$P_m$在磁重联阶段，并比较了广义稳态SP理论解。通常的Sweet-Parker关系在小$P_m$和$η$值的限制下恢复，特别是归一化重连率简单地为$S^{-1/2} (1 + P_m)^{-1/4}$，其中$S$表示伦德奎斯特数$S = LV_A/η$（$V_A$是特征阿尔文速度）。在较高$P_m$和/或$η$值的相反极限中，获得了与SP模型的显著偏差，其中根据所考虑的设置探索了复杂的依赖性$B_e (η, P_m)$。我们讨论了这些结果的重要性，以正确地解释许多指数增加的数值研究发表在文献中，目的是解释在日冕中观察到的爆发现象。
2022-01-04 astro-ph.SR hep-th
Stationary stagnation point flows in the vicinity of a 2D magnetic null point: I. Systems with vanishing electric field and an X-type magnetic null point
爆发性空间等离子体过程的出现，在太阳大气中观测到的爆发性耀斑中，通常认为是由磁重联引起的。磁重联的过程往往与磁场的奇点有关。因此，我们分析系统的固定电阻/非理想磁流体动力学（MHD）的奇异点附近的流和场，以确定重联解决方案和非重联解决方案之间的边界。我们发现的条件，使等离子体穿过磁separatrices也内的电流片，接近电流最大值。这些结果为我们提供了阻性磁流体场的拓扑和几何骨架。因此，我们必须执行一个本地分析几乎所有的非理想MHD解决方案的广义非理想性。利用磁场、速度场和包括非理想性在内的所有物理量的泰勒展开式，并采用系数比较的方法，对非线性电阻MHD系统进行了解析求解。事实证明，并不是每一个非理想流是一个重联流和纯电阻/非理想MHD只允许重联类的解决方案，即使非理想性是局部的磁零点周围的区域。为了保证能量的正耗散和磁通量的湮灭，靠近磁X点的流动也必须是X点类型的。如果非理想性只有一维片状结构，则等离子体流只能穿过一条分界线，类似于重连湮灭解。
2009-09-04 astro-ph.SR
The study of magnetic reconnection in solar spicules
本文主要研究太阳针状体条件下的磁重联不稳定性。在磁流体力学（MHD）框架下，对电流片中的电阻撕裂不稳定性进行了数值研究。为了研究这种不稳定性在太阳针状体的分层大气中的影响，我们在x-z平面上求解线性和非理想MHD方程。在线性分析中，假设电阻率仅在电流片内是重要的，并且能量的指数增长随着等离子体电阻率的增加而更快地发生。我们很有兴趣看到在一个典型的太阳针状体的生命周期中磁重联的发生。
2014-06-23 astro-ph.SR
Scaling laws of resistive magnetohydrodynamic reconnection in the high-Lundquist-number, plasmoid-unstable regime
当系统的Lundquist数（$S$）超过某一临界值时，系统中的Sweet-Parker层对等离子体团不稳定性是不稳定的。在本文中，数值标度研究已经完成了一个岛屿合并系统由一个低水平的随机噪声驱动。在早期阶段，一个初级Sweet-Parker层形成之间的两个合并的岛屿。当Lundquist数大于临界值$S_{c}\simeq4\times10^{4}$时，初级Sweet-Parker层通过多级级联分裂成多个等离子体团和更薄的电流片.由于等离子体团的不稳定性，该系统实现了快速的非线性重联率，几乎是独立的$S$，只有微弱的依赖于噪声的水平。发现线性状态中的类质团的数量与$S^{3/8}$成比例，如早期渐近分析所预测的（Loureiro \emph{et al.}，Phys. Plasmas \textbf{14}，100703（2007））。在非线性状态下，等离子体团的数量遵循更陡的标度，并且与$S$成比例。发现电流片的厚度和长度与$S^{-1}$成正比，电流片的局部电流密度与$S^{-1}$成正比。启发式的参数，在支持这些缩放关系。
2010-03-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dynamics of braided coronal loops - I. Onset of magnetic reconnection
日冕磁场对小尺度光球边界运动的响应，包括可能通过Parker方案形成电流片，是太阳物理学的一个公开问题。在这里，我们通过数值模拟来解决这个问题。采用电阻MHD程序，对初始接近于无力状态的编织磁场的三维演化进行了研究。长波长的不稳定性发生，并导致两个薄电流层的形成。磁重联发生在整个电流片与三维特征显示，包括一个椭圆形的磁场结构的重联网站，并在全球的场结构的解扭的结果。
2010-03-18 astro-ph.SR
Fast Magnetic Reconnection with Turbulence in High Lundquist Number Limit
我们使用广泛的3D电阻MHD模拟研究如何大规模的电流片将进行快速重联在高Lundquist数$S$限制（以上$\sim 10^4$），当系统受到不同的外部驱动的湍流水平和自生湍流产生的3D重联动力学。我们发现，归一化的全球重联率$\sim 0.01 - 0.13$，弱依赖于$S$。观测到了与经典的流入/流出结构的全球重联，并且3D磁绳是分层形成的，并从重联区域中弹出。统计分离的重新连接的磁场线遵循超扩散行为，从该速率被测量为非常类似于从示踪剂种群的混合获得的。我们发现，在重联的峰值期间，重联率与湍流水平大致呈线性关系。这种缩放与外部驱动和自生成过程产生的湍流特性是一致的。这些结果表明，大规模的薄电流片往往会发生严格的重联。
2020-09-14 astro-ph.SR
Plasmoid Instability in High-Lundquist-Number Magnetic Reconnection
近年来，我们对电阻磁流体力学中磁重联的认识发生了根本性的变化。传统观点认为，在层流高伦德奎斯特（$S$）等离子体中，由电阻率介导的磁重联是缓慢的，受到Sweet-Parker理论预测的重联率的缩放的限制。然而，最近的研究表明，当$S$超过一个临界值$\sim10^{4}$时，Sweet-Parker电流片不稳定到超阿尔夫文等离子体团不稳定性，线性增长率与$S^{1/4}$成比例。在充分发展的统计稳态的二维电阻磁流体动力学模拟，归一化的平均重联率约为0.01，几乎独立于$S$，和分布函数$f(ψ)$的等离子体磁通量$ψ$遵循幂律$f(ψ)\simψ^{-1}$。当包含霍尔效应时，等离子体团不稳定性可能触发霍尔重联的发生，即使不满足传统的发生判据。丰富多样的可能的重联动力学组织在一个相图的框架。
2013-02-08 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
Rapid Change of Field Line Connectivity and Reconnection in Stochastic Magnetic Fields
不具有连续对称方向的磁场具有相邻场线彼此指数化并变得随机的一般特征，因此保持磁场线连通性的理想约束对与理想欧姆定律的小偏差变得指数敏感。随机性作为快速重联的机制打破磁力线连通性的想法进行了测试与数值模拟的基础上减少磁流体动力学方程与强引导场线绑在两个完美的导电端板。从理想稳定的无力平衡开始，允许系统经历电阻松弛。在电阻弛豫过程中发现了两个不同的阶段。在准静态阶段，磁力线连通性的快速变化和强烈的诱导流被发现在高场线指数的区域。然而，尽管个别场线的场线连接性可快速改变，但场线映射的整体图案似乎逐渐变形。从这个角度来看，场线指数似乎导致增强的扩散，而不是重新连接。在某些情况下，电阻性准静态演化可能导致理想稳定的初始平衡跨越稳定性阈值，导致形成强电流丝和场线映射到性质不同的图案的快速变化。正是在这个起始阶段，场线连通性的变化被更恰当地称为磁重联。我们的结果表明，磁力线连通性的快速变化似乎是一个必要的，但不是快速重联的充分条件。
2014-07-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamics of braided coronal loops II: Cascade to multiple small-scale reconnection events
目的：我们的目的是研究含有编织磁通量但没有净电流或螺旋度的磁环的电阻弛豫。该回路受系线边界条件的约束。我们调查的动力学过程中发生的放松，特别是磁重联发生，并讨论最终平衡的性质。方法：编织磁场的三维演变是遵循一系列的电阻MHD模拟。结果：研究发现，随着环内的不稳定性，无数的薄电流层形成，通过级联状的过程。这种叶栅变得更加发达，并持续更长的时间为更高的磁雷诺数。在级联过程中，磁通量被重联多次，这种“多重重联”的水平与磁雷诺数呈正相关。最终，系统演化到不再有小规模电流层的状态。这个最终状态被发现近似于一个非线性的无力场，由两个相反的符号扭曲的磁通管嵌入在一个均匀的背景场。
2010-10-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Do chaotic field lines cause fast reconnection in coronal loops?
在过去的十年中，布泽尔认为三维（3D）磁重联与二维（2D）重联有着根本的不同，因为在三维磁场中，任何一对相邻磁力线之间的距离几乎总是随着距离的增加而呈指数增长。根据Boozer的说法，这个特性使得3D场线映射混乱，并且对小的非理想效应呈指数敏感;因此，3D重联可以在没有强烈电流片的情况下发生。我们通过亚阿尔文足点运动驱动的Boozer-Elder日冕环模型的理想和电阻简化磁流体动力学模拟来测试Boozer的理论[A. H. Boozer和T. Elder，Physics of Plasmas 28，062303（2021）]。我们的模拟结果与他们的预测有很大差异。理想的模拟表明，Boozer和Elder低估了电流密度的强度，因为他们简化的模型方程中缺少了项。此外，不同的伦德奎斯特数的电阻模拟表明，最大电流密度的比例线性，而不是与伦德奎斯特数。
2022-11-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Fast magnetic reconnection in the plasmoid-dominated regime
提出了一个通过随机等离子体团链的电阻性磁重联的概念模型。全球重连率被证明是独立的Lundquist数。等离子体团中的通量分布符合平方反比定律。有人认为，有一个有限的概率出现异常大的等离子体团，这可能会破坏链（并可能负责可观察到的大突发事件，在太阳耀斑和太阳耀斑崩溃）。给出了从磁流体力学过渡到无碰撞状态的判据。
2010-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
"Ideally" unstable current sheets and the triggering of fast magnetic reconnection
磁重联被认为是在空间和实验室中观察到的许多爆炸现象的动力学机制，尽管在如此高的Lundquist（$S$）数等离子体中触发磁重联的速度有多快的问题仍然是难以捉摸的。已经确定的是，一旦达到动力学尺度，重连可以比传统预测的更快地发展。它也已被证明，在电阻磁流体力学（MHD）的框架内，快速重联实现足够薄的片材通过所谓的等离子体团不稳定性的发病。后者是在专门研究斯威特-帕克电流片的研究中发现的，无论是作为初始条件还是在非线性研究中发展的明显瞬态。另一方面，快速撕裂不稳定性可以在理想情况下增长，即，$S$ -独立的，时间尺度（被称为“理想”撕裂）在当前片的纵横比尺度与宏观伦德奎斯特数为$L/a\sim S^{1/3}$ -比斯威特帕克一个小得多-提出了一种新的方法来接近崩溃的电流配置中的快速重联的启动。在这里，我们提出了一个概述，我们所谓的“理想”撕裂电阻MHD，并讨论如何同样的推理可以扩展到其他常用的等离子体模型，包括电子惯性和动力学效应。然后，我们讨论了一个方案的发病“理想”的快速重联通过崩溃的电流片，并描述了一个定量模型的非线性演化的解释“理想”的不稳定片在两个维度。
2016-09-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Solar Particle Acceleration at Reconnecting 3D Null Points
内容：太阳耀斑中与磁重联相关的强电场是加速高能非热粒子群的一种合理机制。一个这样的重联场景发生在3D磁零点，其中全球等离子体流在脊柱轴或扇平面中产生强电流。目的：了解三维磁重联中外漂移区和扩散区的带电粒子能量增益机制。在这样做的时候，我们评估的效率的电阻脊柱和风扇模型的粒子加速，并找到可能的观测值。方法：我们使用一个完整的轨道测试粒子的方法来研究质子轨道内的电磁场，是稳定的和不可压缩的磁流体动力学方程的精确解。我们研究单粒子的轨迹，并找到许多粒子模拟的能量谱。研究了加速粒子随场和等离子体参数变化的标度特性。结果：对于扇重联，强的非均匀电漂移流线可以加速测试粒子的体积。最高的能量增益是进入电流片的粒子，其中增加的“引导场”使粒子稳定而不受喷射。能量仅受风扇电流片上的总电势能量差的限制。脊柱模型具有缓慢的外部电漂移速度和弱的能量增益的粒子到达电流片。结论：扇形重联的电磁场可以将质子加速到在太阳耀斑中观察到的高能量，获得高达0.1 GeV的异常电阻率值。然而，脊柱模型，这给了一个更硬的能量谱在理想的情况下，是不是一个有效的加速器后，压力约束的电阻模型。
2012-01-23 astro-ph.SR
Chromospheric Magnetic Reconnection caused by Photospheric Flux Emergence: Implications for Jet-like Events Formation
本文研究了低层大气（如色球层）中不同物理环境下的磁重联。它的起源爆炸事件（小尺度喷流）的影响进行了讨论。采用直角坐标系下的2.5维电阻磁流体动力学（MHD）模型。结果表明，磁重联产生的射流的温度和速度强烈地依赖于物理环境，如磁场强度的大小和等离子体密度。如果磁场强度较弱且密度较高，则喷流的温度非常低（~ 10，000 K），速度也非常低（~40 km/s）。然而，如果考虑具有较强磁场强度（20 G）和较小密度（电子密度Ne= 2 × 10 ^{10} cm^{-3}）的环境，则流出喷流达到高达600，000 K的较高温度和高达130 km/s的视线速度，这与喷流类事件的观测值相当。
2009-12-22 astro-ph.SR
Reconnection Properties of Large-Scale Current Sheets During Coronal Mass Ejection Eruptions
我们提出了一个详细的分析磁重联在大规模的电流片在高节奏版本的Lynch & Edmondson（2013）的2.5D MHD模拟交感磁突破爆发从一个伪流光源区的属性。我们研究的电阻撕裂和分裂的三个主要的电流片成链的X-和O-型零点，并遵循磁岛生长的动力学，他们的合并，过境，和喷射与重联排气。对于每个电流片，我们量化的长度与宽度的纵横比（高达$\sim$ 100：1），伦德奎斯特数（$\sim$ 10 $^3$），和重连率（流入流出比达到$\sim$ 0.40）的演变。我们研究了等离子体团不稳定性引起的电流片波动的统计和光谱特性，包括磁岛面积、质量和通量含量的分布。我们表明，时间的谱指数的重联产生的磁能密度波动的演变似乎反映了全球性的电流片演化。我们的研究结果是在最近的，高分辨率的reconnection-in-a-box模拟非常一致，即使我们目前的床单的形成，增长和动力学本质上耦合到连续的交感CME爆发的全球演变。
2016-04-23 astro-ph.SR
Visco-Resistive Plasmoid Instability
在线性和非线性区域分析了粘阻电流片中的等离子体团不稳定性。线性增长率和波数被发现作为$S^{1/4} {\left( {1 + {P_m}} \right)}^{-5/8}$和$S^{3/8} {\left( {1 + {P_m}} \right)}^{-3/16}$相对于伦德奎斯特数$S$和磁性普朗特数$P_m$的比例。此外，线性层宽度被示出为按比例缩放为$S^{-1/8} {(1+P_m)}^{1/16}$。当等离子体团进入非线性区域时，其增长从指数增长减慢到代数增长。特别地，发现等离子体团的非线性生长的时间尺度是$τ_{NL} \sim S^{-3/16} {(1 + P_m)^{19/32}}{τ_{A,L}}$。等离子体团的非线性增长是从根本上不同于线性的，它被证明是必不可少的，以了解全球电流片中断。还讨论了等离子体团不稳定性如何使粘阻等离子体中的快速磁场重联。特别是，它表明，递归等离子体团的形成可以触发碰撞的重联制度，如果$S \gtrsim L_{cs} {(ε_c l_k)^{-1}} {(1 + {P_m})^{1/2}}$，其中$L_{cs}$是全球电流片的一半长度和$l_k$是相关的动力学长度尺度。另一方面，如果电流片保持在碰撞制度，全球（时间平均）的重联率被证明是$\left\langle {{{\left. {dψ/dt} \right|}_X}} \ri…
2016-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Oscillations excited by plasmoids formed during magnetic reconnection in vertical gravitationally stratified current-sheet
利用求解二维非理想（电阻性）含时磁流体动力学（MHD）方程组的FLASH程序，研究了垂直重力分层电流片中的磁重联过程.我们表明，在这些过程中，这对应于太阳耀斑的过程中，等离子体团形成由于撕裂模不稳定的电流片。这些等离子体团沿着垂直电流片向上或向下移动，其中一些合并成更大的等离子体团。我们详细研究了这些等离子体团的密度和温度结构以及它们的时间演化。我们发现，在合并的两个等离子体团产生的较大的等离子体团开始振荡，在我们的模型与$\sim 25~\mathrm{s}$周期。另一方面，向下移动的等离子体团与基础耀斑拱合并，在此过程中，耀斑拱也开始振荡;在我们的模型中，有一个$\sim 35~\mathrm{s}$周期。结果表明，等离子体团与耀斑弧的合并过程是一个复杂的过程，表现为振荡弧复杂的密度和温度结构。此外，所有这些过程都与等离子体团的运动和合并产生的磁声波有关。
2017-06-14 astro-ph.SR
Nonlinear Fast Magnetoacoustic Wave Propagation in the Neighbourhood of a 2D magnetic X-point: Oscillatory Reconnection
本文扩展了Craig & McClymont（1991）和McLaughlin & Hood（2004）的模型，使之包括有限$β$和非线性效应。研究了二维磁X点周围非线性快磁声波的性质。我们使用拉格朗日重映射和激波捕获程序（Arber et al.2001）求解可压缩和有阻MHD方程，并考虑系统的自然变量$ {\bf{v}}\times{\bf{B}} \cdot {\hat{\bf{z}}}$中的初始条件。我们观察到的快速和缓慢的斜磁冲击的形成。该非线性波使X点变形为“尖状”点，该尖状点继而塌陷为电流片。然后，该系统通过一系列的水平和垂直的电流片，与相关的连接的变化，即系统表现出振荡重联。我们的最终状态是非势的（但在力平衡中），这是由于冲击的不对称加热。在我们的初始条件下，较大的振幅对应于留在系统中的最终电流密度的较大值。非线性项的加入给系统引入了一些线性区所没有的新特征。
2009-01-13 astro-ph.SR
Plasmoid-dominated Turbulent Reconnection in a Low $β$ Plasma
采用电阻磁流体动力学（MHD）方法研究了低$β$背景等离子体中等离子体团主导的湍流重联特性。在$β_{\rm in} < 1$区域，其中$β_{\rm in}$是流入区域的等离子体$β$，重联位置由激波和激波相关结构主导，等离子体压缩是显著的。当$β_{\rm in}$减小时，有效重连率从$0.01$增加到$0.02$。我们假设等离子体压缩允许更快的重联率，然后我们估计的加速因子，基于可压缩MHD理论。我们验证了我们的预测通过一系列的MHD模拟。这些结果表明，在日冕的$β\ll 1$环境中，等离子体团占主导地位的重联可以比预期的快两倍。
2020-04-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Spicule jets in the solar atmosphere modeled with resistive MHD and thermal conduction
利用数值模拟方法，研究了磁电阻率和热导率对具有II型针状体和冷日冕喷流特征的太阳喷流动力学和性质的影响。射流的动态演化由2.5维切片上沿磁场线热传导的电阻MHD方程控制。磁场结构由两个对称的极性相反的相邻环组成，用于支持重联，然后形成等离子体射流。在总共10个模拟进行了不同值的电阻率和热导率，产生不同的形态和热性能的射流，我们量化。我们发现，磁电阻率的增加不会产生显着影响的形态，速度和温度的射流。然而，热传导性影响射流的温度和形态。特别地，热传导性导致射流到达更高的高度并增加射流顶点的温度。此外，热通量图表明，喷流顶点和电晕交换能量更有效地比身体的喷流。这些结果可能为太阳大气中的等离子体诊断开辟新的途径。
2020-05-27 astro-ph.SR
Formation of Plasmoid Chains in Magnetic Reconnection
本文对电阻性磁流体动力学中磁重联现象进行了详细的数值研究，研究对象是以前无法得到的非常大的伦德奎斯特数（$10^4\le S\le 10^8$）。大纵横比的斯威特-帕克电流片被证明是不稳定的超阿尔文快速形成的等离子体（磁岛）链。等离子体团数按$S^{3/8}$标度，线性阶段的不稳定性增长率按$S^{1/4}$标度，与Loureiro等人的理论一致[Phys. Plasmas { \bf 14}，100703（2007）]。在非线性状态下，等离子体团继续以比它们被喷射的速度更快的速度生长，并完全破坏重连层。这些结果表明，高伦德奎斯特数重联是固有的时间依赖性，因此要求大幅修订标准的斯威特帕克准静态图片$S>10^4$。
2009-03-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear wave propagation and reconnection at magnetic X-points in the Hall MHD regime
太阳大气的高度动态性和复杂性自然意味着在拓扑变化的磁场环境中存在波。在这里，波与拓扑特征（如零点）的相互作用是不可避免的，并且对能量学具有潜在的重要性。太阳日冕等离子体的低电阻率意味着在研究这种环境下的磁能释放时应考虑非MHD效应。本文研究了霍尔项在波的传播和耗散中的作用，它们与二维磁性X点的相互作用以及由此产生的重联的性质。采用拉格朗日重映射激波捕获程序（Lare 2d）研究了电阻霍尔磁流体动力学中离子趋肤深度在一定范围内的初始快磁声波环的演化。磁零点发现算法也被用来定位和跟踪系统中形成的多个零点的演变。根据离子趋肤深度与系统尺寸的比值，我们的模型表明，霍尔效应可以在波零相互作用中发挥关键作用。特别是，初始快波脉冲现在由哨声和离子回旋分量组成;哨声波的色散性质导致（i）与零的早期相互作用，（ii）创建多个额外的瞬态零，因此，增加了能量释放点的数量。在霍尔区，系统的相关时标（如重联的开始和振荡弛豫的周期）显着减少，重联率提高。
2012-05-16 astro-ph.SR
Three-dimensional Spontaneous Magnetic Reconnection
磁重联最为人所知的是对太阳的观测，它会引起太阳耀斑。观测估计重联率是阿尔文速度的一个小的，但不可忽略的部分，所谓的快速重联。直到最近，重联的流行图片是指电阻率或等离子体微观效应，这是矛盾的观察率。另一种情况是由于湍流中磁场线的随机性或薄电流片的撕裂不稳定性引起的重联。在本文中，我模拟了长期的三维非线性演化的薄，平面电流片的快速斜撕裂不稳定性的连续粘性MHD的直接数值模拟。后期的演化类似于一般的湍流，具有-5/3的功率谱和尺度依赖的各向异性，因此我得出撕裂驱动的重联成为湍流重联。湍流在尺度上是局部的，因此微观扩散系数不应该影响大尺度的量。这是通过随着Lundquist数的增加，重连率向$\sim 0.015 v_A$收敛来证实的。在这种有平均场的自发重联中，在没有驱动的情况下，单位面积的耗散率也收敛到$\sim 0.006 ρv_A^3$，无量纲常数$0.015$和$0.006$仅由剪切磁场的自驱动非线性动力学决定。值得注意的是，这也意味着薄电流片具有仅取决于其长宽比和$v_A/c$的通用流体阻力。
2016-10-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Thermally enhanced tearing in solar current sheets: explosive reconnection with plasmoid-trapped condensations
在耀斑相关的电流片，撕裂不稳定性可能会触发爆炸性重联和等离子体团的形成。我们探讨了如何通过爆炸性重联过程，其特征在于形成的等离子体团的相互作用和陷阱冷凝等离子体的热和撕裂模式相互加强在太阳日冕中的电流片的碎片。我们使用电阻磁流体动力学（MHD）模拟的二维电流层，将光学薄辐射能量损失和背景加热的非绝热效应，使用\texttt{MPI-AMRVAC}。我们的参数调查探讨了不同的折射率和等离子体- $β$量化的不稳定性增长率的线性和非线性制度。我们注意到，对于$10^{-4} - 5 \times 10^{-3}$内的无量纲电阻率值，我们得到了热不稳定性和撕裂行为相互加强的爆炸行为。这显然低于纯电阻爆炸等离子体团形成的通常临界伦德奎斯特数范围。非线性增长率遵循弱幂律依赖与电阻率。在演化的非线性阶段，由于热不稳定性和撕裂不稳定性，电流片的碎裂和等离子体团的形成。在Lundquist数（$S_L$）范围$4.6 \times 10^3 - 2.34 \times 10^5$内注意到等离子体团的形成。我们量化的时间变化的等离子体团的数量和密度填充因子的等离子体团为不同的物理条件。我们还发现最大等离子体团数的尺度为$S_L^{0.223}$。在非线性聚合的等离子体团链中，局部的冷凝结聚集，实现了类似于日冕雨或日冕对流的密度和温度对比。
2022-08-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Spontaneous reconnection at a separator current layer. I. Nature of the reconnection
磁分离器位于四个拓扑不同的通量域之间的边界上，是三维磁场中重联的主要位置，特别是在行星和行星际磁场之间的磁层中以及在太阳大气中。分离器重联的细节还知之甚少，因此本文的目的是研究单个分离器上的磁重联特性。三维，电阻磁流体动力学数值实验研究分离器重联从磁流体静力学平衡，其中包含一个扭曲的电流层沿一个单一的分离器连接一对相反极性的零点。由此产生的重连分两个阶段发生。第一种是涉及快速重连的短路，其中分离器处的电流减小约2.3倍。大部分（$75\%$）磁能在此阶段通过欧姆耗散直接转化为内能，只有$0.1\%$转化为动能。在这个阶段，重联发生在分离器的大部分远离其端部（零），但在一个不对称的方式，随着时间的推移，在空间和时间上的变化。第二个阶段要长得多，涉及缓慢的脉冲突发重连。再次，欧姆加热优于粘性阻尼。在这里，重新连接发生在小的局部突发随机任何地方沿分离器。
2016-01-28 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Thermal synchrotron radiation from RRMHD simulations of the double tearing mode reconnection - Application to the Crab flares
本文研究了存在引导场时双电流片位形中的磁流体力学撕裂不稳定性。这是通过电阻相对论磁流体动力学（RRMHD）模拟研究。根据双撕裂模（DTM）的动力学，我们能够计算在爆炸重联阶段的合成同步辐射光谱。脉冲星条纹风模型代表了这样的电流片形成的地点，包括一个引导场。蟹状星云/脉冲星系统的变化，被视为耀斑，因此可以自然地解释的DTM爆炸阶段的条纹风。我们的结果表明，如果磁化参数$σ$在$10^5$附近，则Crab GeV耀斑可以用条纹风区的双撕裂模来解释。
2015-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Flux-Rope Mediated Turbulent Magnetic Reconnection
提出磁绳介导的湍流磁重联新模型，强调局部相干磁结构与阿尔文视界，解释三维模拟中重联速率，适用于非零磁螺旋度情况。
2025-01-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Forced magnetic reconnection and plasmoid coalescence: I - MHD Simulations
强迫磁重联是由外界扰动触发的重联现象，在日冕中应该是普遍存在的。在这种情况下释放的能量可能比微扰引入的能量大得多。目前还不清楚外部扰动和初始电流片的性质如何影响重联区的性质，从而影响重联动力学和能量释放曲线。我们研究了外扰动形式和初始电流片对重联区演化和能量释放过程的影响。我们将探讨多个同时扰动之间的非线性相互作用，这代表了更现实的情况。未来的工作将使用这些结果在测试粒子模拟研究粒子加速多重联事件。模拟使用Lare 2d，一个2.5维拉格朗日重映射求解器的粘阻MHD方程。强迫重联模型扩展到包括叠加的正弦驱动扰动，包括局部高斯扰动。一个瞬态扰动施加到一个区域的边界包含一个无力的电流片。模拟域足够宽以允许多个磁岛形成和合并。岛屿合并对能量释放有显著贡献，并涉及快速重新连接。长波长模式的扰动占主导地位的演变，没有重连的存在是缓慢的，在短波长模式的情况下，或初始电流片保持稳定，在噪声扰动的情况下。多重扰动以高度非线性的方式结合：重联通常比单独施加任一扰动时更快，多个低能量事件有助于相同的总能量释放。
2019-01-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Secondary Rayleigh-Taylor type Instabilities in the Reconnection Exhaust Jet as a Mechanism for Supra-Arcade Downflows
超拱下降流（以下简称SAD）是低排放，细长，手指状的功能，通常观察到的活动区日冕以上的爆发后耀斑拱。观测显示向下移动的SAD与明亮的向上移动的尖峰交织在一起。而SAD是黑暗的空洞，尖峰是更明亮，更密集的结构。虽然SAD已经被观察了几十年，但SAD的形成机制仍然是一个悬而未决的问题。在我们的三维电阻磁流体动力学模拟中，我们证明了二次瑞利-泰勒型不稳定性发展的下游区域的重联电流片。这种不稳定性导致形成类似SAD的低密度相干结构和看起来像尖峰的高密度结构。模拟结果和观测结果之间的比较表明，二次瑞利-泰勒型不稳定性的排气中的重连电流片提供了一个合理的机制，观察到的SAD和尖峰。
2014-06-12 astro-ph.SR physics.space-ph
The Effect of Resistivity on the Periodicity of Oscillatory Reconnection
本文通过2.5D非线性MHD模拟和小波分析等方法，研究了八个数量级电阻率对振荡重联机制的影响，发现电阻率与重联周期相互独立，但对电流密度振幅、衰减率及零点欧姆加热有显著影响。
2024-03-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Influence of 3D plasmoid dynamics on the transition from collisional to kinetic reconnection
在电阻磁流体动力学模型中，高伦德奎斯特数重联层对等离子体团不稳定性是不稳定的，导致湍流演化，其中重联率可以独立于底层电阻率。然而，这些结果的物理相关性在许多应用中仍然值得怀疑。首先，重联电场通常远高于失控极限，这意味着碰撞电阻率是无效的。此外，理论和模拟表明，等离子体团的形成可能会迅速引起过渡到动力学尺度，由于薄电流片的形成。在这里，这个问题是第一次研究使用第一性原理动力学模拟与福克-普朗克碰撞算子在3D中。低- $β$重连电流层迅速变薄，由于焦耳加热之前的斜等离子体团不稳定性的发病。标准（$k_y = 0$）撕裂模式的线性增长率同意半碰撞边界层理论，但倾斜（$|k_y|>0$）模式的角谱显着窄于预测。在非线性区域，由不稳定性形成的磁通绳在重联流出射流的作用下经历复杂的相互作用，导致具有随机磁场的湍流状态。以类似于以前的2D结果的方式，超德莱塞场诱导过渡到动力学重联薄电流层之间形成的磁通绳。这些结果可能在新的实验室实验中得到检验。
2019-06-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Role of magnetic reconnection in MHD turbulence
目前对MHD湍流的理解设想湍流涡旋在所有三个方向上都是各向异性的。在垂直于局部平均磁场的平面上，这意味着这种涡旋在小尺度上变成了电流片状结构。我们分析了磁重联在这些结构中的作用，并得出结论，重联成为重要的尺度$λ\sim L S_L^{-4/7}$，其中$S_L$是外尺度（$L$）伦德奎斯特数和$λ$是最小的场垂直涡尺寸。这个尺度大于由涡流的电阻性扩散所设定的尺度，因此意味着能量耗散的路线与由柯尔莫哥洛夫现象学所预测的路线从根本上不同。特别是，我们的分析预测存在的亚惯性，重联间隔的MHD湍流，傅立叶能量谱$E(k_\perp)\propto k_\perp^{-5/2}$，其中$k_\perp$是波数垂直于当地平均磁场。同样的计算也进行了高（垂直）磁普朗特数等离子体（$Pm$），其中的重联规模被发现是$λ/L\sim S_L^{-4/7}Pm^{-2/7}$。
2016-12-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Reconnection Onset via Disruption of a Forming Current Sheet by the Tearing Instability
最近的认识，斯威特-帕克电流片是严重不稳定的二次撕裂（等离子体）不稳定性意味着这样的电流片不可能发生在真实的系统。这表明，为了理解磁重联的发生，需要考虑电流层形成时撕裂不稳定性的增长。这样的分析是在这里的背景下，非线性电阻MHD的一般的时间相关的平衡，代表一个逐渐形成的电流片。结果表明，两个发病制度，单岛和多岛，是可能的，取决于电流片形成的速率。一个简单的模型被用来计算这两个政权之间的过渡的标准，以及在那一刻的重联开始时间和电流片参数。对于典型的日冕参数，该模型产生的结果与观测一致。
2016-02-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The "ideal" tearing mode: theory and resistive MHD simulations
经典的MHD重联理论，无论是静止的Sweet-Parker模型还是撕裂不稳定性，都被认为提供了太慢的速度来解释观测。然而，最近的分析表明，电流片厚度存在一个临界阈值，即a/L~S^（-1/3），超过这个阈值，撕裂模在宏观Alfvenic时间尺度上演化，只要Lunquist数S足够高，就像在太阳等离子体和天体物理等离子体中总是发现的那样。因此，经典的Sweet-Parker方案，其中扩散区域的比例为a/L~S^（-1/2），因此可以比临界值薄约100倍，很可能永远不会在自然界中实现，因为电流片本身在伸长过程中会破裂。我们在这里提出的二维，可压缩，电阻MHD模拟，S范围从10^5到10^7，完全证实了线性分析。此外，我们表明，二次等离子体团不稳定性总是发生在相同的临界缩放达到当地，较小的规模，导致级联爆炸过程，让人想起的耀斑活动。
2016-03-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Activation of MHD reconnection on ideal timescales
实验室、空间和天体物理等离子体中的磁重联常被用来解释爆炸性能量释放和粒子加速。然而，在宏观MHD制度中的经典模型中涉及的时间尺度太慢，无法与观测相匹配。在这里，我们重温撕裂不稳定性进行粘阻二维数值模拟薄电流片的演变，为各种初始配置和伦奎斯特数$S$的值，直到$10^7$。结果证实，当重连电流片达到$S^{1/3}$的临界纵横比时，不稳定性在理想（Alfvénic）宏观时间尺度上进行，这是解释观测所需的。此外，相同的缩放被认为也适用于本地，二次重连事件在撕裂不稳定的非线性阶段触发，从而加速级联过程越来越小的空间和时间尺度。该过程似乎是强大的，因为预测的缩放测量在无粘模拟和使用普朗特数$P=1$时，在粘性制度。
2016-10-12 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
Asymmetric Magnetic Reconnection in Solar Flare and Coronal Mass Ejection Current Sheets
我们提出了二维电阻磁流体动力学模拟的线束缚非对称磁重联的背景下，太阳耀斑和日冕物质抛射电流片。重联过程是不对称的沿流入方向，通过允许初始上游磁场强度和密度不同，并沿流出方向放置的初始扰动附近的导电壁边界，代表光球。当上游的磁场是不对称的，耀斑后的环结构被扭曲成一个特征歪斜的蜡烛火焰形状。因此，模拟可以用来提供约束后耀斑环的重联不对称性。预计在弱磁场一侧的足点处会发生更多的硬X射线发射，因为高能粒子在那里比在强磁场足点处更有可能逃离磁镜。弱磁场侧的足点预计移动得更快，因为在两个维度上的要求是，必须从每个上游区域重新连接等量的通量。在所有具有非对称流出的模拟中，X线远离导电壁漂移，并且在具有非对称流入的大多数模拟期间，X线漂移到强磁场区域中。流入和流出方向的X线上均存在净血浆流。重联排气直接远离阻塞壁是显着快于排气直接对it.The不对称的流入条件允许净涡在上升流出等离子体团，这将出现作为围绕磁通绳轴的滚动运动。
2012-04-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Large-Scale Vortex Motion and Multiple Plasmoid Ejection Due to Twisting Prominence Threads and Associated Reconnection
利用太阳动力学天文台（SDO）上的大气成像组件（AIA）对静止极日珥的特征进行了分析。最初，小规模的类太阳结构在太阳盘面上是明显的，它首先垂直生长，然后向西南边缘移动。后来，一个脊柱连接这些倒钩，我们观察到明显的旋转运动在突出的上部。这些视旋转运动可能通过传递冷等离子体和磁扭曲对暗条的演化和生长起着重要作用。在日珥的上部有明显的大尺度涡旋运动，其中包含一个漩涡状的结构，足点的缓慢运动使日珥的腿由于磁剪切而扭曲，导致两种不同的磁重联。内部重联是由电阻撕裂模不稳定性引发的，这导致在拉长的电流片中形成多个等离子体团。估计增长率为0.02- 0.05。该磁重联加热电流片一小段时间。然而，由于磁重联而释放的大部分能量被周围冷而致密的等离子体吸收，并用于加速等离子体团喷射。多重等离子体团喷射摧毁了当前的片。因此，磁弧在X点附近坍缩。逆磁弧可能与日珥南段重新连接，形成细长的薄电流片。这种外部重连驱动日珥爆发。
2020-11-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Effects of a Velocity Shear on Double Current Sheet Systems: Explosive Reconnection and Particle Acceleration
在二维电阻性磁流体动力学（MHD）框架下研究了平行速度剪切对双电流片系统爆炸相的影响。我们进一步探讨了这种剪切对试验粒子加速度的影响。双电流片的一般演化模式是类似的所有亚Alfvénic剪切相对于初始的瞬态阶段，等离子体团不稳定性的发病和最终的弛豫阶段。我们发现，理论缩放的重联率与剪切举行，如果率测量时，岛屿有一个类似的大小。较大的岛宽度，较低的剪切大大提高了重联率在爆炸阶段。我们进一步研究了在剪切作用下加速粒子能谱的变化。我们的研究结果还表明，流只修改了粒子谱的高能尾，对幂律指数的影响可以忽略不计。单个粒子的轨迹有助于探索与加速度相关的各种机制。基于粒子的位置，加速机制被发现是不同的。我们强调的重要性，对流电场的流入以及流出区域内的大磁岛在粒子的加速。粒子与大尺度初级磁岛内部的重联排气的相互作用和反射对粒子的重联有显著的影响。
2021-07-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Impact of 3D Structure on Magnetic Reconnection
从2.5D和3D的撕裂不稳定性的发生和发展的研究结果，采用高保真电阻MHD模拟。进行了重连场（或剪切角）强度的有限参数研究。一个最初简单的1D平衡，包括一个修改的无力电流片，在所有方向上的周期性边界条件。在所有情况下，线性和非线性演化导致两个大通量绳之间的初级电流片。在所有模拟中分析了在该后期阶段期间的全局重连率。结果发现，在2.5D中，由于等离子体团，初级电流片碎裂，并且正如预期的那样，使用多种方法计算的全局重连率随着重连场的强度而增加，这是由于更强的阿尔文速度。在3D中，撕裂不稳定性的相互作用的斜模式的存在使简单的2.5D图像复杂化，使流入的磁场纠缠并对重联率产生负面影响。随着重联场强度的增加，更强的阿尔文速度和纠缠这两种竞争效应导致重联率随着重联场的增加而降低。对于所有模拟，3D速率小于2.5D，但表明当进入弱重连场（或强引导场）时，系统变得更像2.5D，并且2.5D和3D速率收敛。这些结果与日冕中的纳米耀斑加热和耀斑电流片等情况有关。
2022-02-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
MAGNUS: A new resistive MHD code with heat flow terms
我们提出了一个新的磁流体动力学（MHD）代码的模拟波在太阳大气中的传播，电阻率的影响下，但不占主导地位，和热传递在一个统一的三维网格。该代码是基于有限体积法结合HLLE和HLLC近似黎曼求解器，其中使用不同的斜率限制器，如MINMOD，MC和WENO5。为了控制增长的发散的磁场，由于数值误差，我们应用通量约束传输方法，这是详细描述，以了解如何电阻项包括在算法中。在我们的结果中，它被验证，该方法保留了机器舍入误差内的磁场的发散。为了验证程序实现的格式的精度和效率，我们给出了理想MHD的一维和二维数值试验。稍后，我们展示了一个测试电阻率在一个磁重联过程和一个热传导，其中温度是平流的磁场线。此外，我们展示了两个与MHD波传播有关的数值问题。第一个对应于光球过渡日冕区域的垂直速度脉冲的3D演化，而第二个包括在日冕环中的横向速度脉冲的2D模拟。
2017-06-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Resistive Tearing Instability in Electron-MHD: Application to Neutron Star Crusts
我们研究了电阻性撕裂不稳定性的发展，在一个系统的发展，通过霍尔漂移的电子磁流体极限和欧姆耗散的综合作用。我们首先探讨线性情况下的指数增长的不稳定性，我们找到增长最快的模式，相应的本征值和色散关系。不稳定性增长率的比例为$γ\propto B^{2/3} σ^{-1/3}$，其中$B$是磁场，$σ$是电导率。我们确认的撕裂电阻不稳定性的发展，在完全非线性的情况下，在一个平面平行配置的磁场极性反转，通过模拟系统在霍尔平衡与一些叠加扰动。在瞬态阶段之后，在该瞬态阶段期间存在磁场的一些微小重排，扰动以指数方式增长。一旦不稳定性充分发展，磁场形成特征岛和X型重联点，其中欧姆衰减增强。我们讨论了这种不稳定性的影响，局部磁场演化中子星的地壳，提出它可以有助于加热附近的恒星表面，磁星后爆冷却模型所建议的。特别是，我们发现，一个电流片几米厚，覆盖少至$1\%$的总表面可以提供$10^{42}~$尔格的热能在几天内。我们简要地讨论了这种不稳定性在其他系统中的霍尔效应的运作，如原行星盘和空间等离子体的应用。
2016-09-08 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Reduced fluid-kinetic equations for low-frequency dynamics, magnetic reconnection and electron heating in low-beta plasmas
本文提出了一个低β等离子体中磁重联和低频动力学的极小模型。该模型结合了分析和计算的简单性与物理可实现性：它是一个严格的限制的陀螺动力学等离子体β的顺序的电子-离子的质量比。该模型包含碰撞，可用于碰撞和无碰撞重联制度。它包括回旋离子（不假设冷），并允许通过电阻率或电子惯性（无论哪个占主导地位）对磁场线进行拓扑重排。两个流体动力学耦合到电子动力学-电子不假定等温，并通过减少漂移动力学方程描述。因此，该模型允许的不可逆性和通过速度空间中的平行相混合的磁能转化为电子热。分析了各种形式的自由能之间的交换及其转化为电子热。它示出了如何所有相关的线性波和制度的撕裂不稳定性（无碰撞，半碰撞和完全电阻）恢复在我们的模型的各种限制。提出了一种有效的方法来模拟我们的方程数值，通过厄米表示的速度空间。结果表明，速度空间中的小尺度将形成，从而引起一个浅厄米空间谱，由此推断，对于稳态或足够慢的动力学，电子加热速率将保持有限的碰撞消失的限制。
2011-10-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Formation of plasmoid chains and fast magnetic reconnection during nonlinear evolution of the tilt instability
通过二维不可压缩磁流体动力学（MHD）数值模拟，研究了当Lundquist数$S$超过一个临界值（磁普朗特数，$P_m = 1$）时，等离子体团链形成所支持的快速碰撞磁重联机制.最近开发的特征Galerkin有限元代码，FINMHD，这是专门为此目的而设计的，在一个减少粘阻MHD框架，采用。与以前的研究相反，选择了不同的初始设置的两个排斥电流通道，以形成两个准奇异电流层上的Alfvénic时间尺度的倾斜不稳定性的结果。如果是$S < 5 \times 10^3$，则随后的稳态重连过程是通过经典Sweet-Parker模型预测的速率标度为$S^{-1/2}$获得的。否则，发生随机的时间依赖性重连状态，具有独立于$S$的快速时间平均速率，并且具有$0.014$的归一化值。后一种机制是由两条等离子体团链的形成触发的，这些等离子体团链破坏了电流片，并在静止阶段之后突然发生超阿尔夫文生长，这与Comisso等人提出的等离子体团不稳定性的一般理论一致[Phys. Plasmas 23，100702（2016）]。此外，非单调依赖的等离子体团增长率与$S$以下的渐近递减对数律在无限$S$ -极限被证实。我们还密切比较我们的结果，以评估机制的一般性，在发展过程中获得的合并不稳定设置。最后，我们简要地讨论了我们的结果的相关性，解释耀斑活动在太阳日冕和托卡马克的内部中断。
2020-02-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
