Development of a Turbulent Outflow During Electron-Positron Magnetic Reconnection
电子-正电子（对）等离子体中两种物质之间的质量对称性对于无碰撞的磁重联具有有趣的后果，因为在支持电子-质子等离子体中快速重联中起关键作用的霍尔项消失了。我们进行动力学模拟的对重联在不同大小的系统，表明它仍然是快速的，并确定为什么会发生这种情况。对于足够大的系统，一个韦伯式的温度各向异性的不稳定性发展的流出从X点，导致当前层扩大，并形成一个Petschek式的开放流出。我们讨论的参数制度，对重联应该是快速的天体物理对等离子体的影响。
2008-03-24 astro-ph physics.plasm-ph
Kinetic-Scale Topological Structures Associated with Energy Dissipation in the Turbulent Reconnection Outflow
本文利用 MMS 任务高分辨率数据，应用局部流线拓扑分类方法研究地球磁尾湍流重联出流中动力学尺度磁场拓扑结构，发现 O 型拓扑结构在能量耗散中起更重要作用。
2023-11-25 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Flow Crossover and Parallel Outflow during Collisionless Magnetic Reconnection
该研究借助标记粒子来源的PIC模拟，揭示无碰撞磁重联中两侧入流交叉越过中平面并形成平行出流的普遍机制。
2025-09-29 physics.plasm-ph
Two-scale structure of the electron dissipation region during collisionless magnetic reconnection
用PIC方法模拟了无碰撞磁重联，结果表明，电子耗散区沿流出方向呈现明显的双尺度结构.发现电子电流层的长度随着电子质量的减小而减小，接近质子-电子等离子体的离子惯性长度。然而，令人惊讶的是，电子形成了一个高速流出射流，该射流与磁场保持解耦，并从x线向下游延伸了很大的距离。在非常大的系统中，重联的速率仍然很快，与边界条件和电子质量无关。
2007-04-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic aspects of the ion current layer in a reconnection outflow exhaust
用二维粒子模拟方法研究了X型区域附近重联外流排气中心离子流层的动力学特性。该层由携带垂直电流的磁化电子和未磁化离子组成。离子流体似乎是非理想的，亚Alfvenic，和非耗散。离子速度分布函数包含多个种群，如全球Speiser离子，本地Speiser离子，和捕获的离子。局部Speiser离子在适当旋转的坐标系中的粒子运动很好地解释了离子流体的性质。被捕获的离子是混沌粒子动力学中规则轨道的第一个证明[Chen和Palmadesso，J. Geophys.结果：91，1499（1986）]在自洽PIC模拟中。它们将是重联点附近离子流层的观测特征。
2014-11-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Study of reconnection-associated multi-scale fluctuations with Cluster and Double Star
本文的目的是评估特定的频谱标度特性的磁重联相关的波动/湍流在地球和尾部流出区的同时观察到的集群和双星（TC-2）航天器在2005年9月26日。由于在星团（X = -14--16 $R_e$）和TC-2（X = -6.6 $R_e$）位置之间发生了有据可查的重联事件，因此有可能对光谱特性进行系统比较，包括波矢量空间中的方差各向异性和尺度相关的光谱各向异性特征。另一个关键因素是航天器上的磁力计是相似的。的比较提供了进一步的证据，在向地/向尾重联流出区域的物理过程的不对称性。方差各向异性和频谱各向异性角估计的多尺度磁波动在尾部流出区域显示的功能是磁流体动力学级联湍流的存在下，当地的平均磁场的特性。向地流出区的多尺度磁起伏表现出更大的功率，缺乏方差和尺度依赖的各向异性，但也有较大的各向异性角。在该区域中，磁场更偶极，驱动湍流的主要过程是流动破碎/混合，可能与湍流老化和非级联相关的多尺度能量源相结合。
2008-06-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid Ejections and Loop Contractions in an Eruptive M7.7 Solar Flare: Evidence of Particle Acceleration and Heating in Magnetic Reconnection Outflows
粒子加速和等离子体加热在何处发生与磁重联的关系是太阳耀斑的一个基本问题。我们报告了2012年7月19日SDO/AIA和RHESSI观测到的M7.7耀斑的分析。等离子体团喷射和收缩尖形环形式的双向外流起源于爆发的通量绳和下面的耀斑环之间，速度通常为200-300 km/s，最高可达1050 km/s。这些外流与空间分离的双冠状X射线源与质心分离减少的能量。最高温度位于非热X射线环顶源附近，远低于推断的重联位点附近的收缩尖点的原始高度。这些观察结果表明，粒子加速和等离子体加热的主要场所是在重联流出区域，而不是重联网站本身。此外，有一个最初的上升的X射线和EUV环顶源之前，最近认识到下降，我们归因于多个过程之间的相互作用，包括向上发展的重联和向下收缩的重联环。脉冲相的开始延迟了10分钟，从下降的开始，但与向上的等离子体团，个别回路收缩，和整体的环顶下降，暗示的能量释放率和重连流出速度的密切关系的快速增加相一致。
2013-03-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the 3-D structure and dissipation of reconnection-driven flow-bursts
利用大尺度三维粒子模拟方法研究了磁重联驱动的外流结构及其耗散。流出射流从3-D重联与有限长度的x线形式的前线，因为它们传播到下游介质。由于反射和透射的离子，在这个“重连射流阵面”（RJF）之前的大的压力增加减缓了阵面，使得它的速度远低于射流核心中环境离子的速度。结果，RJF减慢并将高速流转向垂直于重联平面的方向。其结果是，RJF作为热化网站的离子体流，并有助于显着的耗散的磁能在重联过程中，即使流出射流是亚音速的。这种行为在二维重联中没有对应物。一个简单的分析模型预测的前端速度和离子体流的能量被耗散的分数。
2014-03-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron Heating by Parallel Electric Fields in Magnetotail Reconnection
本文基于140个磁尾重联出流样本，利用电子速度分布推断平行电场加速电势，揭示其加热幅度、标度关系及对离子—电子能量分配的作用。
2025-03-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Origin of Underdense Plasma Downflows Associated with Magnetic Reconnection in Solar Flares
磁重联是一个普遍的过程，它为爆炸性能量释放事件提供动力，如太阳耀斑、地磁亚暴和一些天体物理喷流。磁重联的一个特征是在等离子体阿尔文速度附近产生快速重联流出喷流。在爆发的太阳耀斑中，向耀斑拱廊移动的暗的指状等离子体下降流通常被认为是这种重连驱动流出的主要观测证据。然而，它们的速度往往比重联理论中预期的要慢得多，这对标准耀斑模型中重联驱动的能量释放场景提出了挑战。本文提出了一个太阳耀斑的三维磁流体动力学模型。通过比较模型的预测与观察到的等离子体的下行流的功能，我们得出结论，这些黑暗的下行流是自组织的结构形成在一个湍流的界面区域下面的耀斑终止激波的流出满足耀斑拱廊，类似的超新星遗迹中形成类似的结构的现象。这个界面区域有无数的湍流、电子流和激波，对耀斑能量释放和粒子加速至关重要。
2021-11-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Reconnection at 3D Magnetic Null Points: Effect of Current Sheet Asymmetry
非对称电流片可能是普遍存在于天体物理和实验室等离子体与复杂的三维（3D）磁拓扑。这项工作提出了运动学分析模型的脊柱和风扇重联在一个对称的三维零不对称的电流片。非对称扇形重联的特征在于通过每个脊柱线的磁通量的非对称重联和穿过零点的等离子体的整体流动。相比之下，不对称的脊柱重连在通量如何跨扇形平面重连方面本质上是相等和相反的。更高的脊柱重联模式还包括在每一半的风扇的涡通量输送的局部楔形。在这种情况下，两个定义的重新连接率变得合适：一个本地重新连接率量化多少通量真正重新连接在整个风扇平面和一个全局率与净通量驱动在每个半平面。通过缩放分析，它表明，当欧姆耗散在层中被假定为常数，在局部率的增加流血从全球率作为片材变形的增加。这两种模型都表明，在当前片尺寸的不对称性将有一个深刻的影响，在涉及三维零重联通量传输的重联率和方式。
2013-06-27 physics.plasm-ph
Simulation of descending multiple supra--arcade reconnection outflows in solar flares
在Savage，McKenzie和Reeves最近的AIA观察之后，我们重新审视了我们在以前的论文中提出的场景。我们已经表明，向阳，一般黑暗的等离子体功能起源于上述posteruption耀斑弧是一致的情况下，等离子体空隙（我们确定为超-弧重联流出，SARO）产生反弹和干扰的冲击波和膨胀波上游的初始局部沉积的能量，这是准直在磁场方向。本文分析了SARO的多重产生和相互作用，以及它们的个体结构，使它们在运动时具有相对稳定的特征。我们比较我们的结果与观察和其他作者提出的方案。
2012-08-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Turbulent energization of electron power law tails during magnetic reconnection
地球的磁尾是一个很好的实验室，可以用来研究重联和湍流在确定电子轨道时的相互作用。在湍流重联过程中形成幂律尾的过程是一个有据可查的事实，仍然需要一个全面的解释。我们进行了大规模的平行粒子在细胞的3D模拟，并使用粒子速度的高能量范围的增强的统计分辨率，研究如何重新连接创建的尾巴形成的条件。该过程不是由相干的、层流的、重连产生的电场直接加速。相反，重连导致湍流外流，其中能量交换由高度非高斯分布的波动主导。在整个重联流出过程中，电子束是扩散的，但由于磁场增强的区域，例如朝向地球的偶极锋，电子束会增强。
2020-10-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
The role of guide field in magnetic reconnection driven by island coalescence
许多研究通过模拟长重联电流片来考虑大的弱碰撞系统中的磁重联率是如何缩放的。然而，这种设置忽略了电流片的形成以及扩散区域与提供磁通量的较大系统之间的耦合。最近的磁岛合并，其中自然包括这些功能的研究发现，离子动力学物理是至关重要的，以描述重联率和全球演变的系统。本文考虑了岛合并过程中导场对重联的影响。与早期的电流片研究相反，我们确定了一个有限的范围内的引导场的重联率，外流速度，堆积磁场的大小增加的引导场的增加。Hall-MHD流体模型被发现重现动力学重联率只有一个足够强的引导场，离子惯性打破冻结的条件和流出成为Alfvenic在动力学系统。合并的大岛发生在一个较长的时间尺度上的零引导场的限制，这可能是部分由于镜像不稳定性，发生在上游的重联区。
2016-11-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Properties of turbulence in the reconnection exhaust: numerical simulations compared with observations
本文用自洽等离子体模拟方法研究了磁重联流出流中湍流的性质。正如在空间等离子体中通常观察到的那样，磁重联的特征在于湍流的存在。在这里，我们提供了一个直接的比较，我们的模拟与报告的观测重联事件的磁尾调查的电磁场的性质和能量转换机制。特别是，模拟显示的发展与航天器的观测，统计的湍流外流的耗散机制类似于在磁尾重联射流中观察到的，以及湍流的属性作为一个函数的距离从重联X-线的湍流级联。
2018-10-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the ions acceleration via collisionless magnetic reconnection in laboratory plasmas
这项工作提出了一个分析的离子流出磁重联在整个完全动力学模拟与典型的实验室等离子体值。在电流片上考虑了密度和磁场的对称初始配置。在分析了一组九个模拟的行为与减少的质量比和置换值的三个初始电子温度和磁场强度，最佳的离子加速方案进一步研究了与现实的质量比的离子动力学和能量预算。有趣的是，一系列的冲击波结构中观察到的流出，类似于最近的磁流体动力学（MHD）模拟中发现的激波不连续性。在几个距离的重联点的离子流出的分析，根据可能的实验室应用。分析表明，磁重联可用作等离子体加速的工具，其应用范围从电推进到离子热束的产生。
2016-10-28 physics.plasm-ph
Self-Similar Outflows at the Source of the Fast Solar Wind: A Smoking Gun of Multiscale Impulsive Reconnection?
本研究通过分析SDO/AIA图像，在极地冕洞观测到超2300次自相似等离子体外流，首次证明其遵循脉冲式交换磁重联的幂律分布，其发生率足以主导快速太阳风的质量与能量通量。
2023-09-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Laboratory Experiment of Magnetic Reconnection: Outflows, Heating and Waves in Chromospheric Jets
日节点观测揭示了色球层中间歇性的周期性等离子体喷射/喷流。这些被解释为非完美的反平行磁重联，即组件重联，扭曲的磁通量管和预先存在的日冕/色球磁场之间的结果，虽然组件重联的基本物理尚未揭示。在本文中，我们实验再现的磁位形和研究的动力学等离子体喷射，加热和波的产生所触发的组件重联色球。我们使用氩等离子体，将等离子体参数设置为色球层中的参数（密度为10^14 cm^-3，温度为5-10 eV，即（5-10）× 10^4 K，重联磁场为200 G）。实验结果表明，离子流为双向流出，流出速度最大为5 km/s，下游离子加热超过30 eV，磁场涨落周期主要为5-10 μ s。我们成功地定性地再现了色球喷流，但在定量上，如喷流速度、总能量和波频率等与观测结果仍有一定的差异。其中一些现象可以用太阳等离子体与实验室等离子体的尺度差来解释，而另一些现象则可能是由于微观与宏观的差异、碰撞性和电离度的差异造成的，而这些在我们的实验中还没有实现。
2014-12-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effects of magnetic shear and thermodynamic asymmetry on spontaneous MHD magnetic reconnection
利用二维磁流体动力学模拟方法研究了在一般情况下（具有关于电流片和磁剪切的热力学不对称性）磁重联的自发演化.我们专注于时间演化的渐近状态，即，自相似膨胀阶段（Nitta et al. 2001）。1)一个长的快模式冲击产生在前面的较短的等离子体团在剪切无磁不对称的情况下，然而，剪切的磁分量削弱了冲击。这种快速冲击波可能是粒子加速场。2)较短的等离子体团侧等离子体浸润较长的等离子体团横跨电流片。然后，来自电流片两侧的等离子体在较长的等离子体团中共存于相同的磁场线上。这可导致有效的等离子体混合。3)热力学不对称性和磁剪切使重联率大幅度降低了许多数量级。
2022-06-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Jet deflection by very weak guide fields during magnetic reconnection
反平行重联的模拟显示了从x点流出的准直电子喷流，以及相关的高度伸长的“外部电子扩散区”。“新的PIC模拟，离子/电子质量比高达1836，表明喷流被平面外引导场Bg偏转到磁分界线，Bg小到渐近重连场B 0的0.05倍。外电子扩散区发生畸变和破碎，但扩散速率不变。这些结果被解释在电子动力学方面，并进行比较，最近的测量重联射流的磁鞘。
2010-10-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Critical Role of Collisionless Plasma Energization on the Structure of Relativistic Magnetic Reconnection
在磁主导的相对论重联，流入的等离子体耗尽的初始相对论压力在x线和碰撞等离子体加热内的扩散区域是不足以克服这种损失。由此产生的压降导致在x线处的塌陷，基本上是快速重连所需的扩散区域的局部化机制。这个低压区的扩展进一步解释了反平行重联的爆发性质，因为一旦打开流出排气也可以崩溃，这反复触发二次撕裂岛。然而，当存在外部引导场时，可以实现稳定的单个X线重连，因为重连磁场分量在流出处旋转出重连平面，从而提供额外的磁压力来维持打开的排气。
2019-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Identification of active magnetic reconnection using magnetic flux transport in plasma turbulence
在过去的二十年里，磁重联被认为在等离子体湍流的动力学和能量学中起着重要的作用。提出了一种基于磁通量输运（MFT）的湍流等离子体重联识别方法。将该方法应用于二维等离子体湍流的回旋动力学模拟。三个活跃的重联X点的识别结果的报告。前两个X点已经发展出双向电子流出射流。除了电子重联的范畴之外，第三个X点没有双向电子流出射流，因为流动被湍流修改。在所有的情况下，这种方法成功地确定了积极的重联通过明确的向内和向外的通量传输周围的X点。这种输运模式定义了重联，并在MFT的发散中产生了新的四极结构。这种方法有望应用于MMS、帕克太阳探测器和太阳轨道器等航天器任务。
2021-12-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
3D Magnetic Reconnection with a spatially confined X-line extent -- Implications for Dipolarizing Flux Bundles and the Dawn-Dusk Asymmetry
利用三维粒子模拟方法，研究了x线在空间上被限制在电流方向的磁重联。我们包括厚电流层，以防止在两端的薄电流片，具有离子惯性（di）尺度上的厚度重连。当薄电流片在电流方向上的长度<O（10di）时，重联率和流出速度显著下降。当薄的电流片的范围是足够长的，我们发现它由两个不同的区域;一个不活跃的区域（离子漂移侧）存在的活跃区域附近的重连进行正常的二维情况下。这个不活跃区域的范围是~O（10 di），并且当薄电流片范围相当或更短时，它抑制重连。电流片减薄朝向快速重联的时间尺度可以被转换成该非活性区域的空间尺度;因为离子扩散区域内的电子漂移传输重联的磁通量，其驱动流出并进一步使电流片减薄远离该区域。这是3D中的霍尔效应的结果。虽然这个不活跃的区域可以解释地球上最短的双极化通量束的方位角范围，但它也可以解释在水星磁尾观察到的黎明-黄昏不对称性，其全球黎明-黄昏范围比地球短得多。
2019-01-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Compression and Reconnection Investigations of the MagnetoPause (CRIMP): A Mission Concept to Uncover the Impact of Mesoscale Reconnection and Plasma Outflow Processes at the Dayside Magnetopause
Space Science Center, University of New Hampshire（新罕布什尔大学空间科学中心）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛与史密森尼天体物理中心）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Georgia State University（佐治亚州立大学）；The Catholic University of America（美利坚天主教大学）；Instituto Tecnológico de Aeronáutica（巴西航空技术研究所）；The Aerospace Corporation（航空航天公司）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Remcom Inc.（Remcom公司）；NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（美国宇航局喷气推进实验室，加州理工学院）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Southwest Research Institute（西南研究院）
CRIMP任务通过两艘相同航天器研究地球磁层边界的小尺度结构和粒子流出，揭示磁鞘小尺度驱动、日侧磁层边界现象和局部等离子体流出对磁重联和能量传输的影响。
2026-08-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Relativistic Asymmetric Reconnection
我们推导了一般情况下的非对称流入条件下的相对论性磁重联的基本标度方程，并得到了流出洛伦兹因子和重联率的预测。动力学Particle-in-Cell模拟表明，流出速度以及非热谱指数受到流入的等离子体的约束，每个粒子的磁能较弱，与标度预测一致。这些结果对于理解磁主导的天体物理系统中重联的非热发射具有重要意义，其中许多系统在本质上可能是不对称的。结果提供了一个定量的方法，包括在相对论制度的重联不对称性。
2022-05-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Conditions for Relativistic Magnetic Reconnection under the Presence of Shear Flow and Guide Field
研究扩展了剪切流抑制磁重联的解析模型至相对论区域，发现导向场会降低面内阿尔芬速度，从而在强磁化等离子体中更有效地抑制重联。
2024-03-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Secondary Electron-Only Reconnection Driven by Large Scale Ion-Coupled Reconnection and Electron Kelvin-Helmholtz Instabilities in Hybrid Simulations of Solar Wind Turbulence
Universidad de Chile（智利大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Università di Pisa（比萨大学）；Northumbria University（诺森比亚大学）
研究通过混合模拟探讨了日冕风湍流中由大尺度离子耦合重联和电子凯尔文-赫姆霍兹不稳定性驱动的二次电子仅重联机制，揭示了其在亚离子尺度的形成过程及能量耗散作用。
2026-05-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Statistics of Reconnection-Driven Turbulence
磁重联是高导电流体中改变磁场拓扑结构的过程。在标准的斯威特-帕克模型中，这个过程太慢，无法解释观测结果（例如太阳耀斑）。实际上，这一过程必然是普遍存在的，因为天体物理学中的流体是磁化的，流体元素的运动必然会引起磁场冻结线的交叉和磁重联。在湍流存在的情况下，重连与微观等离子体特性无关，并且可能比以前认为的要快得多，如Lazarian & Vishniac（1999）所提出的和Kowal等人（2009，2012）所测试的。然而，在Lazarian-Vishniac模型中考虑的湍流是外部强加的。在这项工作中，我们考虑重联驱动的磁化湍流在现实的三维几何随机噪声发起。我们通过数值模拟表明，随机重联是能够通过其流出之间的相互作用自生湍流。利用功率谱和各向异性标度分析了速度涨落的统计特性，结果表明重联产生了与Goldreich-Sridhar（1995）模型一致的Kolmogorov型湍流.然而，各向异性的统计，强烈影响的动态重联流出。一旦形成了宽湍流区，就形成了典型的各向异性标度$l_\parallel \propto l_\perp^{2/3}$，特别是对于高分辨率模式，因为有更宽的标度范围。重联流出的衰减到类似磁场的波动，其特征在于不同的各向异性标度，强烈依赖于$β$等离子体。此外，估计的重连率弱依赖于分辨率，这表明不需要外部过程来快速重连。
2017-02-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Enhancement of Ion Heating in Kinetic, Anti-Parallel Reconnection in the Presence of a Flow Shear
本研究通过2.5D Particle-In-Cell模拟发现，流剪切通过将剪切能转化为热能，使反平行磁重联中的离子加热增加高达300%，并降低外流速度，为Parker Solar Probe观测到的重联抑制现象提供了理论解释。
2025-08-13 physics.plasm-ph
Super-Alfvénic propagation of reconnection signatures and Poynting flux during substorms
使用动力学粒子模拟和集群卫星观测的重联签名及其相关的能量的传播进行检查。结果表明，在分界面附近的四极面外磁场与动力学Alfvén波有关.对于磁尾参数，该波的平行传播是超阿尔夫文的（V_parallel ~ 1500 - 5500 km/s），并产生大量的坡印廷通量（S ~ 10^-5 - 10^-4 W/m^2），与星团观测到的磁重联一致。这种坡印廷通量大大超过了由于冻结的离子大量流出，足以在地球的电离层中产生白光极光。
2011-04-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
Local regimes of turbulence in 3D magnetic reconnection
当在自然中研究或在3D模拟中建模时，磁重联的过程与标准的2D范例卡通有一个关键的不同：它伴随着电磁场和等离子体特性的许多波动。我们开发了一种诊断方法来研究重连点周围各个区域的波动谱。我们定义的通量函数的局部值，确定的距离形成的重联网站，在流出和流入的负值正值的区域。我们发现，波动属于两个非常不同的制度取决于当地的等离子体β（定义为等离子体和磁压力的比率）。第一个政权的发展中的重联流出β是高的，其特征在于通过异常的粘度和电阻率导致动量和能量交换的等离子体和电磁波动之间的强联系。但是还有第二个低β区域：它在流入和分界面周围的区域中发展，包括重联电子扩散区域本身。值得注意的是，这种低β等离子体，其中磁压占主导地位，保持层流，即使电磁场是湍流。
2019-10-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy conversion and scaling analysis of relativistic magnetic reconnection
Indian Institute of Technology, Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；University of Toronto（多伦多大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
本研究通过相对论性电阻磁流体模拟，验证了磁重联的Sweet-Parker标度，并发现能量转换由电阻电场转至对流电场主导，热能占外流能量近90%。
2025-06-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
The plasmoid instability during asymmetric inflow magnetic reconnection
等离子体团不稳定性的理论研究通常假设重联磁场是对称的。我们放松这个假设，进行二维电阻磁流体动力学模拟的等离子体团不稳定性在非对称流入磁重联。磁不对称性改变了这种不稳定性的发生、缩放和动力学。磁岛优先发展到弱磁场上游区域。从单个X点流出的射流斜向撞击等离子体团，而不是像对称情况下那样直接撞击。因此，由流出射流到等离子体团的动量沉积效率较低，等离子体团发展净涡度，并且剪切流减慢了岛屿之间的二次合并。二次合并事件沿流入和流出方向具有不对称性。在磁场不对称的情况下，下游等离子体更加湍流，因为岛在离开电流片后能够彼此滚动。在对称的情况下，等离子体团的形成有利于更快的重联至少小和中等的磁不对称性。然而，当上游磁场强度相差四倍时，重连率稳定在比根据缩放对称结果所预期的值更低的值。我们进行了参数研究，调查发病的等离子体团不稳定性作为一个功能的磁不对称性和域的大小。存在对称模拟是稳定的但不对称模拟是不稳定的域大小，这表明适度的磁不对称性在某种程度上是不稳定的。我们讨论了在太阳爆发，实验室重联实验，和空间等离子体等离子体团和磁通绳形成的影响。对称和非对称模拟之间的差异提供了一些线索，关于三维等离子体团不稳定性的性质。
2013-05-15 physics.plasm-ph
Dynamics of relativistic reconnection
在相对论条件下，分析了流入区能量密度受磁场控制时稳态Sweet-Parker型重联的动力学过程.重联层的结构（其厚度、流入和流出速度）取决于问题的两个大的无量纲参数的比率-磁化参数$σ\gg 1$（流入区域中的磁性与粒子能量密度的比率）和Lundquist数$S$。流入速度可以是相对论性的（对于$ S< σ$）或非相对论性的（对于$ S > σ$），而流出的等离子体总是相对论性地移动。对于含有$σ\geq S^2$的极磁化等离子体，入流四速度变为\Alfven四速度的量级。
2002-10-09 astro-ph physics.plasm-ph
Numerical simulation of oscillatory magnetic reconnection modulated by solar convective motions
本研究通过2.5维辐射磁流体力学模拟，探讨了太阳磁通量管浮现引发的振荡磁重联过程。结果表明，对流运动提供的准周期性外力是导致电流片取向反复反转的主导因素，且重联率振荡周期与p-mode振荡一致，为理解振荡磁重联的外部调制机制提供了新视角。
2025-05-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Competition of magnetic reconnections in self-generated and external magnetic fields
本文通过激光等离子体实验研究自生磁场与外加磁场中磁重联的竞争，发现外加磁场可抑制自生磁场中的磁重联。
2024-07-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Excitation of the lower-hybrid drift instability in the outflow of electron-only magnetic reconnection
Princeton University（普林斯顿大学）；National Institute for Fusion Science（日本核聚变科学研究所）；University Corporation for Atmospheric Research（大气研究联合公司）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Boston University（波士顿大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；University of Rochester Laboratory for Laser Energetics（罗切斯特大学激光能量学实验室）；University of Michigan（密歇根大学）
该研究通过激光驱动实验证实电子-only磁重联外流中存在 lower-hybrid drift 不稳定性，发现离子在该过程的能量耗散与转移中具有此前未被认知的关键作用。
2026-08-21 physics.plasm-ph
Three dimensional density cavities in guide field collisionless magnetic reconnection
利用引导场进行无碰撞磁重联的粒子模拟首次揭示了沿磁重联分界线（即所谓的“空腔”）的低密度区域的三维特征。结果发现，结构与进一步较低的密度发展内的空腔。因为它们的外观类似于肋的形状，这些地层在这里被称为“低密度肋”。它们的位置在时间上保持大致固定，并且随着沿着空腔的电子流将它们排空，它们的密度逐渐减小。它们沿着磁场线发展，并由在空间振荡的强垂直电场支持。此外，沿低密度肋和磁场线的方向，在腔和流出等离子体之间形成作为隔离球的双极平行电场结构。
2012-03-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Generalised models for torsional spine and fan magnetic reconnection
三维零点在日冕中大量存在，在其他天体物理环境中也可能如此。最近的研究表明，在这样的三维零重联可能在日冕动力学中起着重要的作用。本文研究了三维零点处磁重联的扭脊模和扭扇模的性质。新的分析模型的开发，这是第一次包括一个当前的层，在空间上局部化的空，沿脊柱或风扇的空。这些都与数值模拟的补充。的主要目的是调查不同程度的不对称性的零点磁场上产生的重联过程的影响-以前的研究总是认为一个非通用的径向对称零。扭转脊柱和扭转风扇重联发生的电流层的几何形状被发现是强烈依赖于磁场的对称性。扭转脊柱重联仍然发生在脊柱周围的一个狭窄的管，但与椭圆截面的扇形特征值时，是不同的，与椭圆的短轴是沿着强场方向。时空的峰值电流，和达到的峰值重连率，发现不强烈依赖于不对称的程度。对于扭转风扇重联，重联发生在风扇表面的平面盘中，当磁场的对称性被破坏时，该平面盘再次是椭圆形的。椭圆的短轴沿着弱场方向，电流在这些弱场区域中达到峰值。在这种情况下，峰值电流和峰值重连率明显取决于不对称性，随着不对称程度的增加，峰值电流增加，但重连率降低。
2011-09-27 astro-ph.SR 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
Particle-in-cell simulation study of the scaling of asymmetric magnetic reconnection with in-plane flow shear
我们研究了同时含有非对称（反平行）磁场、非对称等离子体密度和温度以及上游区域任意面内等离子体流的系统中的磁重联。这样的配置在地球磁层顶的高纬度地区和托卡马克中很常见。我们调查的对流速度的X-线，缩放的重连率，和条件的流动抑制重连作为上游流速的函数。我们使用二维粒子模拟来捕捉流出区域中的等离子体的混合，比流体建模更好。我们进行模拟与不对称的磁场，模拟与不对称的密度，模拟与磁停参数，两者都是不对称的。对于低于预测截止速度的流速，我们发现与Doss等人提出的理论有很好的比例一致性，J.~ Geophys.~结果：120，7748（2015）。行星磁层，托卡马克，和太阳风的应用进行了讨论。
2016-07-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless magnetic reconnection in a plasmoid chain
利用二维Particle-in-Cell模拟方法研究了等离子体团链形成和演化的动力学特征。磁重联是由撕裂不稳定性在多个X点引发的。胞质团通过连续聚结而形成并在尺寸上增长。每一个链状等离子体团都有一个强的面外核心磁场和一个驱动聚结过程的面外电子流。聚结过程中X点的消失是由于反重联，即等离子体流入和流出相对于原始重联流型反向的磁重联。抗重联的特征在于霍尔磁场四极签名。两个新的动力学特征，没有报告的等离子体团链的演化，在这里揭示。首先，强烈的电场在垂直于分界面的平面内发展，并驱动等离子体团中的离子动力学。第二，几个双极电场结构被定位在等离子体团链附近。电子分布函数和相空间的分析揭示了逆流电子束的存在，不稳定的两个流的不稳定性，和相空间电子空穴沿重联分离。
2012-02-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Relativistic magnetic reconnection in collisionless ion-electron plasmas explored with particle-in-cell simulations
磁重联是各种高能天体中磁能转换和高能非热粒子产生的主要机制，包括具有相对论性离子-电子等离子体的天体（例如，微类星体或活动星系核（AGN）-这是一个缺乏第一原理研究的领域。我们提出了相对论条件下低$β$离子电子等离子体的二维粒子模拟，即，其中流入的磁能超过等离子体静止质量能量。我们确定突出的属性：（i）相对论流入磁化（这里$10 < σ_e < 360$），重联流出占主导地位的热搅拌，而不是散装动能。(ii)在大的流入电子磁化（$σ_e > 80$），重联电场是由体积惯性比由热惯性。它挑战了热惯性范式及其含义。(iii)在扩散区的入口处，流入具有急剧的过渡。这些不是激波，而是粒子弹道运动的结果，所有的粒子都在同一位置反弹，只要入流中的热速度远小于入流E通过B的整体速度。(iv)岛状中心与其余的气流是磁性隔离的，并且可以在它们的中心呈现密度耗尽。(v)重联率略高于非相对论研究。它们最好通过在流出方向上投影的流入相对论阿尔文速度进行归一化，然后导致接近范围（0.14-0.25）的速率，从而允许容易地估计重联电场。
2014-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Suppression of reconnection in polarized, thin magnetotail current sheets: 2D simulations and implications
许多航天器的现场观测表明，地球磁尾的磁重联主要受重联前电流片位形的控制。最重要的薄电流片特征之一是由强极化电场驱动的电子电流占优势，这通常在重联之前在地球的磁尾中观察到。我们使用粒子模拟来研究二维磁尾电流片中的磁重联，该电流片具有垂直于电流片的有限磁场分量和电流片极化。在相同的外部驱动条件下，在极化电流片的重联示出发生在一个较低的速率比在非极化电流片。极化电流片中的重联率随电子流对交叉尾电流贡献的增加而线性减小。在较低背景温度的模拟中，重联电场较高。结果表明，在这种极化电流片中，重联后流出的能流主要是离子焓流，其次是电子焓流、坡印亭流、离子动能流和电子动能流.这些发现与航天器的观测结果一致。由于电流片的极化沿磁尾是不均匀的，我们的研究结果表明，它可能会减慢重联在最极化的近地磁尾，从而移动的位置重联开始downtail。
2022-09-24 physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropic electron heating in turbulence-driven magnetic reconnection in the near-Sun solar wind
我们进行了一个高分辨率的二维全动力学数值模拟的湍流等离子体系统的观测驱动的条件下，以调查之间的相互作用的湍流，磁重联，粒子加热从离子到亚电子尺度的近太阳太阳风。我们发现，湍流等离子体和电磁波动的功率谱显示多个幂律的间隔下到尺度小于电子回旋半径。观察到磁重联发生在对应的电流片的电子惯性长度的顺序，其形成和收缩，由于相互作用的离子尺度的涡旋的厚度。在某些情况下，观察到离子和电子的流出（经典的重联场景），而在其他情况下-通常对于最短的电流片-只有电子射流（“电子重联”）。在重联开始时，电子温度开始增加，并发展出强烈的平行温度各向异性。这表明在强湍流中，电子尺度相干结构可能对电子加热起着重要作用，因为脉冲和局部化现象，如磁重联，可能比与波动相互作用相关的阻尼机制更有效地将能量从电磁场转移到粒子。
2022-05-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Boosting Magnetic Reconnection by Viscosity and Thermal Conduction
利用磁流体动力学模拟方法研究了磁重联的非线性演化，包括均匀电阻率、均匀粘性和各向异性热传导。当粘性超过电阻率（磁普朗特数Prm > 1）时，粘性耗散主导流出动力学，并导致电流片内等离子体密度的降低。低密度电流片支持涡旋的激发。当Prm > 1时，涡旋的厚度比海流的厚度宽.更宽的涡流更有效地将上游的磁通量携带到重联区域，从而促进重联。假设热传导足够快以带走由粘性耗散增加的热能（流体普朗特数Pr < 1），则重连率随粘性增加。结果表明，需要控制的普朗特数的重联对传统的电阻模型。
2016-07-26 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Suppression of Collisionless Magnetic Reconnection in the High Ion $β$, Strong Guide Field Limit
本文利用动力学理论和混合粒子模拟，研究了高离子β值对引导场磁重联的影响，发现当β足够大时重联被抑制且出流速度按$v_0 \propto 1/\sqrt{β_{i}}$降低，此结论适用于嵌入热等离子体中的重联系统。
2024-08-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Transition from ion-coupled to electron-only reconnection: Basic physics and implications for plasma turbulence
使用动力学粒子模拟，我们模拟了磁鞘和太阳风的重联条件，即，等离子体β（气压与磁压之比）大于1和低磁剪切（强引导场）。改变模拟畴的大小，我们发现离子的响应变化很大。对于尺度与离子拉莫尔半径相当的重连区域，离子不响应重连动力学，导致具有非常大的准稳态重连率的“仅电子”重连。随着重联畴尺寸的增加，向更传统的“离子耦合”重联的过渡是逐渐的，当磁岛在法线方向上的宽度达到许多离子惯性长度时，离子在排气中被冻结。在此过渡期间，准稳态重联率下降，直到离子完全耦合，最终达到一个渐近值。在这个电子只有离子耦合过渡的排气宽度的离子流出速度的缩放被发现是一致的一个新的重新连接的场线的理论模型。为了具有与重连阿尔文速度相当的离子流的完全冻结的离子排气，需要至少几个离子惯性长度的排气宽度。在湍流系统与磁泡之间发生的重联与波动，使用几何参数，我们估计，完全离子耦合重联需要至少几十个离子惯性长度的磁泡长度尺度。
2019-01-28 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetohydrodynamic structure of a plasmoid in fast reconnection in low-beta plasmas: Shock-shock interactions
用二维磁流体力学方法研究了低β等离子体中磁重联中等离子体团的激波结构。使用具有前所未有的分辨率的高精度代码，冲击，不连续性及其交叉点得到解决和澄清。接触不连续性源自三重激波的交叉点，将不同来源的流体分开。等离子体团内部的冲击钻石似乎使超音速流减速。新的冲击钻石和一个缓慢的膨胀风扇内发现Petschek流出。新的冲击钻石的充分条件和天体物理喷流的相关性进行了讨论。
2015-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Inertial-Range Reconnection in Magnetohydrodynamic Turbulence and in the Solar Wind
关于太阳风的现场航天器数据显示，事件被确定为具有流出和明显的“$X$ -线”$10^{3-4}$倍离子尺度的磁重联。为了理解湍流在这些尺度上的作用，我们在磁流体动力学（MHD）模拟中对惯性范围重联事件进行了案例研究。我们观察到随机漂移的磁力线在空间中，标准的磁通量冻结由于理查森色散的故障，和一个扩大的重联区包含许多电流片。粗颗粒的磁几何形状类似于太阳风中的大尺度重联，然而，双曲线通量管或“$X$ -线”在积分长度尺度上延伸。
2015-03-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Asymmetric Magnetic Reconnection in Weakly Ionized Chromospheric Plasmas
太阳色球层中磁重联的现实模型必须考虑到等离子体是部分电离的，并且在任何两个经历重联的磁通量束内的等离子体条件可能不相同。当新出现的通量与先前存在的上覆通量相互作用时，色球层中可能发生不对称重联。我们提出了2.5D模拟弱电离的非对称重联，反应等离子体的磁场强度，离子和中性密度，温度是不同的，在每个上游区域。等离子体和中性成分分别演化，以允许非平衡电离。在以前的色球重联模拟中，电流片变薄到中性离子平均自由程的尺度，离子和中性流出强烈耦合。然而，离子和中性流入是不对称解耦的。在磁不对称的情况下，中性粒子从弱场（高密度）上游区域穿过电流片进入强场上游区域的净流动是由中性压力梯度引起的。因此，与外流一起拖曳的中性粒子更有可能来自弱场区域。霍尔效应导致发展的特征四极磁场修改的不对称性，但X点的几何形状预期在霍尔重联不会发生。所有的模拟显示了初始层流阶段后的等离子体团的发展。
2015-04-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic Reconnection in a Weakly Ionized Plasma
部分电离等离子体中的磁重联是一种普遍存在的现象，从实验室到星系际尺度，但它仍然知之甚少，研究相对较少。在这里，我们提出了一个自洽的多流体模拟的磁重联在弱电离反应等离子体的太阳色球层的参数制度的一个特别关注的结果。数值模型包括碰撞输运，相互作用和反应的物种，光学薄辐射损失。该模型通过考虑实际的色球输运系数，并通过求解考虑有限离子惯性和电子中性阻力的广义欧姆定律，改进了我们在Leake等人2012 \cite{Leake2012}中的先前工作。我们发现，在二维重联的哈里斯电流片的初始宽度大于中性离子碰撞耦合尺度，电流片变薄，直到它的宽度变得小于这个耦合尺度，和中性和离子流体解耦上游的重联网站。在这个过程中的解耦，我们观察到的重连速度比单流体的斯威特-帕克预测，重组和等离子体流出都发挥了作用，在确定重连率。当电流片进一步变薄和拉长时，它变得不稳定到次级撕裂不稳定性，并看到等离子体团。在这个模拟中观察到的重联率，外流和等离子体团提供的证据表明，磁重联在色球可能是负责喷流一样的瞬态现象，如针状和色球射流。
2013-02-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Suppression of collisionless magnetic reconnection in asymmetric current sheets
利用全动力学模拟，我们研究了在反磁漂移速度>>阿尔芬速度和磁剪切角适中的极限下，非对称重联的抑制。我们证明了电子和磁通量之间的滑移有利于重联，甚至可以导致快速重联，缺乏一个流出射流。通过比较的情况下，反磁漂移的温度梯度与同伴的情况下，有一个密度梯度，而不是支持，我们确定了一个强大的抑制机制。由于电流片的不对称性质和由此产生的撕裂模，x线的漂移被局部减慢，然后x线被快速移动的后续通量碾过并吞噬。
2016-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Experimental mitigation of fast magnetic reconnection in multiple interacting laser-produced plasmas
本研究通过实验比较单点和多点激光驱动磁重联，发现多点邻近时重联率降低，混合PIC模拟表明霍尔场畸变和外流受阻是主要原因。
2023-05-09 physics.plasm-ph
