Reconnection of a kinking flux rope triggering the ejection of a microwave and hard X-ray source. II. Numerical Modeling
螺旋（$m\!=\!1$）扭结不稳定性的拱形，线绑磁通绳的数值模拟表明，螺旋变形强制重联之间的腿的绳子，如果模式与两个螺旋圈是占主导地位的高初始扭曲范围内的结果$Φ\gtrsim6π$。这种重联是复杂的，还涉及到环境场。除了打破原来的绳子，它可以形成一个新的，低洼，少扭曲的磁通绳。新的通量绳被重联流出向下推动，这通常迫使它通过与环境场重联而断裂。原始绳索的顶部，在断裂后主要植根于周围通量的来源，可以完全爆发或在低高度停止，产生“失败的爆发”。“与不稳定性相关的螺旋电流片在接近的腿之间被挤压，暂时形成了双电流片。腿-腿重连以高速率进行，产生足够强的电场，能够加速粒子。它也可能形成等离子体团或类等离子体团结构，这些结构捕获高能粒子并沿着螺旋电流片从重联区域传播到爆发的通量绳的顶部。一个高度扭曲的通量绳的扭结，涉及腿腿重联可以解释的爆发，但部分掩盖太阳耀斑的关键特征，2001年4月18日，它喷射出一个相对紧凑的硬X射线和微波源，并与快速日冕物质抛射。
2010-07-13 astro-ph.SR
Particle Acceleration and Transport in the Large-scale Current Sheet under an Erupting Magnetic Flux Rope
本研究通过三维MHD模拟与测试粒子方法，发现爆发磁通量绳电流片中迷你磁通量绳高效加速电子至百keV，并形成共轭双源结构。
2025-09-26 astro-ph.SR
Plasma Energization in Colliding Magnetic Flux Ropes
磁通量绳通常在整个日光层中观测到，最近的研究表明，相互作用的磁通量绳与一些高能粒子事件有关。在这项工作中，我们进行了二维粒子模拟（PIC）研究的两个磁通量绳（或磁岛）的合并，以及随后的等离子体的碰撞过程。初始化的模拟与两个磁岛嵌入在一个重新连接的电流片。两个岛屿相撞，最终合并成一个岛屿。在此过程中，随着磁能被释放并转换为等离子体能量，粒子被加速，包括由理想电场引起的体动能增加，以及由流体压缩和非理想电场引起的热能增加。我们发现，这些不同的反射机制的贡献都是重要的，并相互比较。流体剪切和非旋向压力张量也有助于能量转换过程。对于不同的盒子大小范围从$L_x \sim 25$-$100 d_i$和离子-电子质量比$m_i / m_e = 25$，100和400的模拟，我们发现，一般的演变是定性相同的所有运行，和的ESTA仅弱依赖于系统的大小或质量比。这些结果有助于我们理解太阳和日光层环境中的等离子体放电。
2018-09-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-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
The role of three-dimensional transport in driving enhanced electron acceleration during magnetic reconnection
磁重联是许多天体物理现象中高能粒子的重要驱动力。使用动力学粒子在细胞（PIC）模拟，我们探讨了三维重联动力学的粒子加速效率的影响。在二维系统中，Alfvénic流出将高能电子驱逐到通量绳中，在那里它们被捕获并与加速区域断开。然而，在三维系统中，这些通量绳发展出轴向结构，使粒子能够泄漏并返回加速区域。这需要一个有限的引导场，以便粒子可以沿着磁通绳轴快速移动。我们发现，最大的高能电子生产时发生的引导场是相同的顺序作为重连组件：大到足以促进强运输，但没有那么大，以节流占主导地位的费米机制负责有效的电子加速。这表明一个自然的解释信封电子加速在脉冲阶段的爆发耀斑。
2017-06-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Quiet Sun flux rope formation via incomplete Taylor relaxation
本研究通过三维MHD模拟揭示静默太阳中磁通量绳经分量重连和螺旋度逆级联逐步形成，并首次展示趋向泰勒弛豫的逆级联，为理解纳米耀斑积累提供新机制。
2023-03-21 astro-ph.SR
Multiwavelength Observations of the Precursors Before the Eruptive X4.9 Limb Solar Flare on 25 February, 2014: Current Sheet, Eruptive Filament, Flare and Eruption Onset in the Frame of the Tether-Cutting Magnetic Reconnection Scenario
通过多波段观测揭示2014年X4.9耀斑前兆的系绳切割几何，发现耀斑前电流片中的微耀斑状重联触发喷发，并驱动后续主耀斑形成。
2025-04-21 astro-ph.SR
Dynamo-driven plasmoid formation from a current-sheet instability
轴对称载流等离子体团的形成在非轴对称波动的存在下，在非线性三维电阻磁流体模拟在一个全球性的环形几何形状。我们利用螺旋度注入技术来形成一个初始的极向磁通的存在下的环形引导场。当注入螺旋度时，两种类型的电流片由1）注入器区域中的相反方向的场线（初级重联电流片）和2）等离子体边缘附近的极向通量压缩（边缘电流片）形成。我们首先发现，非轴对称波动所产生的电流片不稳定性附近的等离子体边缘孤立撕裂宇称，但仍然可以快速增长（极向阿尔芬时间尺度）。这些模式通过打破电流片而饱和。第二，第一次观察到的发电机极向通量放大在reconnetion网站（在该地区的相反方向的磁场）。这种波动引起的通量放大增加了当地的伦德奎斯特数，然后触发了等离子体团不稳定性，并打破了在重联网站的主要电流片。大规模通量放大驱动的等离子体团形成，即大规模发电机，这里观察到的天体物理重联以及实验室等离子体中的快速重联事件具有强烈的影响。
2016-10-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Data-constrained 3D MHD Simulation of a Spiral Jet Caused by an Unstable Flux Rope Embedded in Fan-spine Configuration
基于Solar Orbiter高分辨率矢量磁图构建受数据约束的三维MHD模型，揭示了嵌入扇形-尖点结构的不稳定磁通绳通过磁重联转移扭绞和冷物质，从而驱动微小螺旋喷流的爆发机制。
2025-03-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Numerical Study of Long-Range Magnetic Impacts during Coronal Mass Ejections
从SDO/AIA和STEREO的全球观测和高节奏观测来看，许多空间上分离的太阳爆发事件似乎是耦合的。然而，“交感神经”事件的机制在很大程度上仍然是未知的。在这项研究中，我们调查的爆发通量绳周围的太阳结构，通过大规模的磁耦合的影响。利用全球磁流体动力学（MHD）模型模拟了2011年2月15日的日冕环境，并在活动区（AR）11158中插入Gibson-Low解析通量绳，模拟了日冕物质抛射（CME）。我们发现，CME对周围结构的影响不仅取决于这些结构的磁场强度和它们到源区的距离，而且还取决于CME与大尺度磁场之间的相互作用。在日冕物质抛射膨胀域中，磁绳场直接与太阳结构相互作用，膨胀引起的重联往往会改变上覆场，从而增加衰变指数。这种效应可能提供了交感神经爆发的主要耦合机制。的影响的大小被发现取决于喷发的磁通绳的方向，最大的影响发生时，磁通绳是有利的方向与周围地区重新连接。在CME膨胀区外，CME的影响主要是通过磁力线压缩或喷发后弛豫来实现的。基于我们的数值实验，我们讨论了一种方法来量化喷发的影响，这可能是有用的预测目的。
2016-03-15 astro-ph.SR
The Ubiquity of Twisted Flux Ropes in the Quiet Sun
本研究结合HINODE观测与高分辨率磁流体动力学模拟，证实扭曲磁通量绳在宁静太阳中普遍存在，其自由磁能和磁扭绕足以触发受限爆发并加热大气，为太阳大气加热机制提供了新见解。
2024-11-15 astro-ph.SR
The standard flare model in three dimensions III. Slip-running reconnection properties
爆发耀斑的标准模型旨在描述观测到的重联日冕磁场的三维特征。扩展到2D模型需要在物理上理解的3D重联过程的起源的磁配置的演变。然而，没有零点和分界线的三维重联的性质还需要进一步分析。我们专注于磁重联的增长和发展的磁通绳和相关的耀斑环在爆发耀斑。我们的目的是了解三维重联在准分界线层（QSL）的存在下，QSL属性是如何相关的滑移运行重联模式一般，以及如何适用于喷发耀斑的内在特征。在磁流体动力学模拟中，我们研究了与环面不稳定通量绳有关的爆发耀斑的磁力线滑移重联。与磁绳和耀斑环相关的磁力线经历一系列连续的磁重联，导致它们的超阿尔文滑移运动。滑动速度的时间分布和映射范数的空间分布具有很强的相关性。我们发现，运动速度是成比例的映射范数。此外，这种滑动运行的运动变得更快的磁通绳扩大，因为3D电流层向电流片，和QSL向separatrices发展。目前的分析扩展了我们对三维滑移运行重联制度的理解。我们确定了一个控制参数的场线的视速度，而他们的滑动重新连接，使耀斑后循环的演变的解释。通过给出耀斑和喷发的三维特性，完成了耀斑和喷发的标准模型。
2013-05-17 astro-ph.SR
Jets from accretion disk dynamos: consistent quenching modes for dynamo and resistivity
本研究通过非理想 MHD 模拟探讨了吸积盘发电机对喷流发射的影响，发现引入发电机和磁扩散率的一致淬灭模型后，Blandford-Payne 机制能产生更准直但更慢的喷流，并在低 Coriolis 数下引发间歇性耀斑。
2022-07-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
On Making Magnetic-Flux-Rope $Ω$ Loops for Solar Bipolar Magnetic Regions of All Sizes by Convection Cells
我们提出，磁通绳$Ω$环出现成为任何双极磁区（BMR）是由对流细胞的$Ω$环的大小从最初的水平磁场摄入通过细胞的底部。这个想法是基于（1）所有跨度（$\sim$ 1000 km到$\sim$ 200，000 km）的BMR的观测特性，（2）由置于单元底部的水平场的超颗粒尺寸对流单元产生BMR的众所周知的模拟，以及（3）众所周知的对流区模拟。从观测和模拟中，我们（1）推断最大对流单体吸收的场的强度（2）合理地解释了为什么观测到的最大BMR的跨度和通量是$^3$ 200，000 km和$\sim$ 10 $^{22}$ Mx，（3）提出巨单体如何也可能制造“失效的BMR”$Ω$环，这些环填充具有水平场的上部对流区，较小的对流单体由此制造它们大小的BMR $Ω$环，（4）提出为什么在太阳黑子周期的下降阶段观察到的太阳黑子倾向于违反半球螺旋度规则，和（5）支持先前提出的太阳黑子周期发电机过程的修正巴布科克方案。由于所提出的基于对流的启发式模型，使太阳黑子BMR $Ω$循环避免了在对流区底部的初始通量绳中具有$\sim$ 10 $^5$ G场，因此它是一个有吸引力的替代方案，以目前的磁浮力为基础的标准方案，并保证测试足够高的分辨率巨细胞磁对流模拟。
2020-09-29 astro-ph.SR
Variability of the Reconnection Guide Field in Solar Flares
太阳耀斑可能是最著名的例子，它通过磁重联将磁能爆炸性地转化为整体运动、等离子体加热和粒子加速。所有耀斑的能量来源是极性反转线（PIL）上方暗条通道的高剪切磁场。在耀斑期间，该剪切场成为所谓的重连引导场（即，非重联分量），这已经被证明在确定重联的关键特性（包括粒子加速的效率）方面起主要作用。我们提出了新的高分辨率，三维，磁流体动力学模拟，揭示了详细的演变的磁剪切/引导场在整个爆发耀斑。磁剪切的演化经历了三个不同的阶段：剪切首先在PIL附近的一个狭窄区域内建立，然后向外扩展形成一个薄的垂直电流片，最后通过耀斑重联转移到剪切耀斑环和爆发通量绳的拱形结构中。我们演示了如何引导字段可以推断剪切耀斑环的观测。我们的研究结果表明，最初的引导场是由约5倍的重连分量，但它减弱了超过一个数量级的过程中的耀斑。瞬时，引导场也在空间上沿着三维电流片在类似的范围内变化。我们讨论的指导领域的时间和本地化的有效粒子加速耀斑的显着变化的影响。
2022-07-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Helicity transport from solar convection zone to interplanetary space
磁螺旋度是描述磁场拓扑的一个物理量。它也是一个守恒量，因为Berger在1984年证明，即使在快速磁重联的情况下，日冕中的总磁螺旋度仍然是守恒的。一般认为，太阳磁场及其螺旋度是由各种发电机过程在对流区产生的。这些场和螺旋度通过光球层传输到日冕，并通过各种过程如日冕物质抛射（CME）和太阳风释放到行星际空间。在这里，我将简要回顾一下我们最近的工作，首先是光球上的螺旋度观测，以及如何通过发电机模型来理解这些观测。我将主要讨论日冕中磁螺旋度积累的可能后果，即磁通量绳的形成，日冕物质抛射作为日冕演化的不可避免的产物而发生，以及作为日冕物质抛射触发器的磁通量涌现。最后，我将讨论行星际空间中的磁场以何种形式容纳太阳发电机过程不断产生的大量磁螺旋度。
2012-11-14 astro-ph.EP astro-ph.SR
A rising cool column as signature for helical flux emergence and formation of prominence and coronal cavity
2006年12月23日至24日，利用太阳光学望远镜（SOT）对静止日珥进行了连续观测。在观测过程中，从低层大气中发展出一种特殊的缓慢上升的$/sim10^{4}$ K等离子体柱。柱的表观上升速度为2 km/s $^{-1}$，而柱的精细结构表现出更快的运动，高达20 km/s $^{-1}$。柱体最后变成一个微弱的低地突出物。与柱的出现相关联，在X射线和极紫外线中看到的覆盖冕腔在$/sim$ 5 km s $^{-1}$处向上移动。我们讨论了这些情节之间的关系，并建议，他们是由于出现了螺旋磁通绳，经历了与较低的日冕领域的重联，可能携带材料进入冠状腔。在出射通量假设下，柱体中2 km s $^{-1}$的低速和20 km s $^{-1}$的高速分别归因于出射通量的上升运动和出射通量与先存日冕场之间的磁重联驱动的外流。本文对螺旋绳上升柱的神秘现象及其对日冕的影响作了较好的解释。我们讨论的影响，出现这样的螺旋绳发电机过程中的对流区。
2010-06-23 astro-ph.SR
From incoherent field to coherent reconnection: understanding convection-driven coronal heating in the quiet Sun
宁静太阳中的磁重联是一种经常被观测到的现象，最近通过三维数值模型模拟真实分层和对流驱动的重联变得可行。我们的目的是说明安静的太阳场可能有助于太阳大气加热通过磁重联，是由对流运动驱动的方式。我们的目标还在于比较我们的分层模型与早期理想化的日冕模型在重连驱动和拓扑条件方面的差异。我们分析了一个模拟的安静的太阳，其中一个复杂的日冕磁场是自洽驱动的底层对流。我们采用了拉格朗日标记的选择，以跟踪特定的磁功能，是相关的磁重联和大气加热的时空行为。一个大规模的重连驱动的加热事件发生在模拟的日冕，在一个扁平的X形特征，其特征是弱场和高电流。相关的特征包括一个平滑的上覆水平场、一个拱廊和一个最终与上覆场重新连接的水平通量绳，使日冕等离子体温度上升到1.47 MK。我们发现我们的结果与理想化的日冕耀斑模型吻合得很好，这表明相同的物理概念是有效的。我们还发现，重联磁绳和弧既不是由任何明显的相干磁通出射形成的，也不是由任何有序的光球运动或磁通抵消形成的。相反，它们似乎仅仅是从预先存在的纠缠场线的自洽对流驱动中发展出来的。这种渐进的顺序表明，通过较小的重联事件，位于或以上的光球通量浓度的逆级联的磁螺旋度。我们认为，这种情况下是加热事件的代表，可能是无处不在的真正安静的太阳。
2022-11-15 astro-ph.SR
Bipolar Magnetic Regions on the Sun: Global Analysis of the SOHO/MDI Data Set
太阳内部发电机产生的磁通量以双极磁区的形式出现。我们分析了SOHO/MDI仪器在1995-2011年获得的整套太阳磁图，并自动识别了160，079个双极磁区，这些磁区跨越了近四个数量级的尺度范围。它们的属性进行了统计分析，特别是相对于双极区的极性取向，包括它们的倾角分布。平均倾斜角（相对于E-W方向）的纬度变化（被称为乔伊定律）被发现紧密地遵循关系32.1*sin（纬度）[deg]。没有迹象表明，依赖于区域的大小，人们可能会期望，如果倾斜产生的科里奥利力在浮力上升的通量环从速跃层区域。所有区域中有百分之几的方向违反黑尔极性定律。我们展示的例子，从太阳活动周期的不同阶段，在那里定义明确的中等大小的两极地区，相反的极性方向并排发生在同一纬度带。这种方向相反的大双极区不可能是同一个环向通量系统的一部分，但不同的通量系统必须共存于同一个纬度带。这些例子是不相容的连贯的，地下的环形通量绳作为太阳黑子的来源的范例，而是表明，波动必须发挥重要作用，在所有尺度的湍流发电机。我们没有观察到尺度分离或全球和局部发电机之间的划分的支持，因为数据集中最小尺度也保留了一个非随机分量，该分量显著有助于N-S偶极矩的累积出现，导致旧的全球极向场被具有相反方向的新极向场取代。
2011-12-22 astro-ph.SR
Bayesian approach for modeling solar active region global magnetic parameters
上下文由于磁通量管的出现，太阳大气中出现了活动区（AR）。在视线（LOS）磁图中存在拉长的磁极性表明形成它们的磁通管中存在扭曲。这些被称为磁舌的极性伸长使在它们的出现阶段期间获得的AR特性的测量偏置（例如，它们的倾斜角和磁通量等）。特别是，获得一个很好的估计的倾斜角的演变起着关键作用，约束通量传输发电机模型。目的。在这项工作中，我们的目标是估计的扭曲的磁通管，或磁通绳，形成AR的定量比较所观察到的LOS磁图与合成的环形磁通量管模型。方法.为此，我们开发了一种贝叶斯推断方法来获得推断模型参数的统计分布。以NOAA AR 10268为例进行了验证。接下来，我们使用合成AR生成器来测试结果，以量化小尺度扰动对推断的参数分布的影响。结果我们的结论是，这种方法可以显着地消除磁舌的影响，所得出的AR全球特性，提供了一个更好的知识的内在属性的新兴磁通绳。结论.这些结果提供了一个框架，为未来的分析新兴AR的物理特性，使用贝叶斯统计。
2022-07-13 astro-ph.SR physics.space-ph
A Data-constrained Magnetohydrodynamic Simulation of Successive X-class Flares in Solar Active Region 13842 I. Dynamics of the Solar Eruption Associated with the X7.1 Solar Flare
基于数据约束的MHD模拟研究NOAA 13842活动区X7.1级耀斑，发现磁重联不仅促进磁通量绳形成，还直接增强环面不稳定性并加速其爆发。
2025-04-08 astro-ph.SR
Energy transport during 3D small-scale reconnection driven by anisotropic plasma turbulence
无碰撞等离子体中的能量耗散是一个长期存在的基本物理问题。虽然众所周知，磁重联和湍流耦合和传输能量从系统尺度到亚质子尺度，能量分布和能量耗散渠道的细节仍然知之甚少。特别是，与三维（3D）的小尺度重联发生的湍流级联的结果是未知的能量传递和运输。我们使用一个显式的完全动力学的粒子在细胞中的代码来模拟三维小尺度磁重联事件中形成的各向异性和Alfvénic衰减湍流。我们确定了一个高度动态和不对称的重联事件，涉及两个重联通量绳。我们使用基于玻尔兹曼方程的双流体方法来研究与重联事件相关的空间能量传递，并将双流体能量方程中的功率密度项与标准的基于能量的阻尼，加热和耗散代理进行比较。我们的研究结果表明，电子体流传输热能密度比动能密度更有效。此外，在我们的湍流重联事件中，能量密度转移是由等离子体压缩。这与湍流流片和湍流重联事件一致，但与层流重联不一致。
2022-08-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Energetic Ion Composition as a Means of Investigating the Physical Origins of Alpha Particle Heavy Magnetic Switchbacks
本研究针对磁折返物理起源尚不明确的问题，通过统计方法分析磁折返事件的高能离子成分，发现其离子通量峰值到达时间的差异支持日冕起源说，且折返内等离子体结构与重联等离子体团特征相似。
2025-09-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Probing Proton versus Electron Heating and Energization during Magnetic Reconnection
University of Maryland（马里兰大学）；IREAP, University of Maryland（马里兰大学IREAP）；Institute for Physical Science and Technology, University of Maryland（马里兰大学物理科学与技术研究所）；Joint Space Science Institute, University of Maryland（马里兰大学联合空间科学研究所）
研究磁重联中质子与电子的加热和能量激发机制，发现质子因初始能量获取优势而持续比电子更快升温。
2025-12-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Flux and Helicity of Magnetic Clouds
磁云（MC）是由作为日冕物质抛射（CME）的一部分从太阳发射的通量绳（FR）形成的。它们带走了大量的磁通量和螺旋度。本研究的主要目的是量化这些数量从原位测量MCs在1 AU。通过局部FR模型拟合这些数据提供了沿FR轴的轴向磁场强度、半径、磁通量和每单位长度的螺旋度。我们表明，这些数量是统计独立的位置沿FR轴。然后，我们从两组MC中推导出FR轴的通用形状和长度。这些结果改进了磁螺旋度的估计。接下来，我们评估的总磁通量和螺旋度穿过半径为1天文单位，以太阳为中心，每年和在一个太阳周期。我们还包括在研究中的两套小FR不具有所有的典型特征的MC。虽然小的FR比MC多至少十倍，但磁通量和螺旋度由较大MC的贡献主导。它们在一年中携带大约25个大活动区的磁通量和其中200个的磁螺旋度。MC带走了大量的无符号磁螺旋度，与太阳发电机的估计值和新兴活动区的测量值相当。
2015-09-03 astro-ph.SR
