Synthetic Fe XIII 1074.7 nm Observations of Torsional Alfvén Waves in Coronal Waveguides
Northumbria University（诺森比亚大学）；National Solar Observatory（国家太阳观测台）
该研究通过三维磁流体动力学模拟结合pyCELP框架，分析了宁静太阳和活动区两种等离子体状态下扭转阿尔文波的观测特性，指出活动区中无扭转驱动器时也会出现易被误判的红蓝多普勒不对称性。
2026-08-11 astro-ph.SR
3D numerical simulations of propagating two-fluid, torsional Alfvén waves and heating of a partially-ionized solar chromosphere
我们提出了一个新的见解的传播，衰减和耗散的两种流体，扭转阿尔文波的背景下加热的太阳低层大气。通过对部分电离等离子体的数值模拟，我们求解了三维笛卡尔几何中离子+电子和中性流体的双流体方程组。我们最初实现一个无电流的磁场配置，对应于一个磁通量管，是植根于太阳光球层和扩展到色球层和日冕。我们将模拟区域的下边界放在低色球层，在那里离子和中性粒子开始解耦，并在那里实现一个单色驱动器，直接生成波周期为30 s的Alfvén波。随着离子-中性漂移随高度增加，双流体效应变得更加显著，并且在离子-中性碰撞过程中，Alfvén波和磁声波携带的能量都可以热化。事实上，我们观察到等离子体温度沿磁通量-管的显着增加。总之，双流体扭转阿尔芬波可能在太阳色球层加热中发挥作用。
2021-06-19 astro-ph.SR
Enhanced Phase Mixing of Torsional Alfvén Waves in Stratified and Divergent Solar Coronal Structures, Paper I: Linear Solutions
我们推导出一个修正的解析解的扭转阿尔文波的传播和增强相位混合，在一个潜在的磁场与指数发散的磁力线，嵌入在一个分层的太阳日冕。此外，我们开发了一个名为TAWAS的程序，该程序使用IDL软件语言计算描述扭转Alfvén波的解析解。然后，我们使用TAWAS来证明，我们对解析解的修正和包含波反射对阿尔文波阻尼有显着的影响。我们继续利用TAWAS进行参数研究，以确定条件下，增强相混合是最强的。我们发现，相位混合是最强的高频阿尔芬波在磁场与高度发散的磁力线和没有密度分层。然后，我们提出了一个有限差分求解器，Wigglewave，它直接解决了系统的线性化演化方程。比较TAWAS和Wigglewave的解决方案，我们看到，我们的分析解决方案是准确的WKB近似的限制内，但低估了波阻尼，所造成的增强相位混合，超出WKB限制。TAWAS和Wigglewave都求解线性化的控制方程，而不是完整的非线性MHD方程。论文II将考虑模拟，解决了完整的MHD方程，包括重要的非线性效应。
2022-01-07 astro-ph.SR
Diagnostics of plasma ionisation using torsional Alfén waves
利用最近观测到的扭转阿尔文波在太阳耀斑，我们确定的电离状态的等离子体考虑到阿尔文波传播的部分电离的日珥等离子体。我们推导了波的演化方程，并将解析解与观测结果进行了比较，以确定中性粒子的数密度。使用一个单一的流体等离子体近似，其中波阻尼提供的考林电阻率，我们研究的时间演化的波。通过将方程的解与观测数据（周期、振幅、传播速度）进行比较，我们确定了考林电阻率的值，这使我们得出了部分电离等离子体中中性粒子数量的结论，这是一个无法直接或间接测量的数量。我们的研究结果表明，阻尼扭转阿尔文波是一个理想的诊断工具的电离状态的等离子体。利用一个简单的模型，我们发现在扭转阿尔文波的观测温度下，中性粒子的数量级为$5\times 10^{10}$ cm $^{-3}$。
2020-02-19 astro-ph.SR
Numerical Simulations of Torsional Alfvén Waves in Axisymmetric Solar Magnetic Flux Tubes
我们数值研究了阿尔文波沿轴对称和非等温太阳通量管嵌入太阳大气中传播。管磁场是无电流的，并且随高度发散，并且波由沿着管磁场线的周期性驱动器激发。主要结果是，两个波变量，速度和磁场扰动的方位角方向，表现不同的结果沿管的物理参数的梯度。为了解释这些差异的波的行为，时间演化的波变量和由此产生的截止周期为每个波变量的计算，并用于确定在太阳色球层中的区域，强烈的波反射可能发生。
2017-01-17 astro-ph.SR
Transition to turbulence in nonuniform coronal loops driven by torsional Alfvén waves. II. Extended analysis and effect of magnetic twist
在以前的工作中已经表明，扭转阿尔文波可以在具有纯轴向磁场的非均匀日冕环中驱动湍流。在这里，我们探讨的作用，磁扭曲。我们的模型作为一个横向不均匀的直通量管，锚定在光球，并嵌入在一个统一的日冕环境的日冕环。我们认为磁场是扭曲的，并通过模型的自由参数来控制磁扭曲的强度。我们激发纵向基本模式的立扭阿尔芬波，其时间演化是通过高分辨率的三维理想磁流体动力学数值模拟。我们发现扭转阿尔文波的相位混合在垂直于磁场线的方向上产生速度剪切。速度切变最终触发开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHi）。在弱扭曲的磁管中，KHi能够非线性地增长，随后，在冠状环中以与未扭曲的情况类似的方式驱动湍流。如果磁扭曲仍然很弱，磁扭曲的作用是延迟KHi的开始，减缓湍流的发展。相反，当磁扭曲足够强时，磁张力可以抑制KHi的非线性增长，即使KHi已经被相位混合剪切局部激发。因此，在强扭曲环中不会产生湍流
2022-09-19 astro-ph.SR
Torsional Alfven Waves in Solar Magnetic Flux Tubes of Axial Symmetry
目的：研究扭转阿尔文波在轴对称太阳磁通量管中的传播和能量传递。研究方法：本文提出了一种轴对称太阳磁通量管的解析模型，通过指定一个磁通量，导出了平衡质量密度和气体压力的一般解析公式。该模型的主要优点是它可以很容易地适用于任何轴对称磁结构。该模型被用来数值模拟的非线性阿尔文波的传播，这种二维轴对称的磁通管埋在太阳大气中。这些波由速度方位角分量中的局部脉冲激发，并在太阳光球层顶部发射，它们传播通过太阳色球层、过渡区，并进入日冕。结果如下：我们的数值模拟的结果揭示了一个复杂的情况下，扭曲的磁场线和流动与扭转阿尔文波以及能量转移到磁声波所触发的阿尔文波，类似于垂直射流。阿尔文波在过渡区经历约5%振幅的反射。磁场（速度）扰动的经验衰减（增长）与高度的分析结果。磁声波的动能占阿尔文波总能量的25%。能量转移可能导致局部质量运输的形式的垂直射流，以及局部加热慢磁声波容易耗散在内电晕。
2015-01-01 astro-ph.SR
Propagating torsional Alfvén waves in thermally active solar plasma
本研究的目的是揭示与热不平衡的影响，由于不平等的冷却和加热速率引起的密度和温度扰动在太阳活动区托管传播扭转或剪切阿尔文波。基于二阶细通量管近似，给出了非理想条件下与Alfvén波有关的非线性力的描述。这提供了深入了解阿尔文诱导的运动的影响，在热激活等离子体中的薄磁结构的边界。得到了描述非线性扭转Alfvén波产生纵向速度扰动和密度扰动的过程的方程，并进行了解析求解。结果表明，相移（与理想情况相比）和振幅的诱导纵向等离子体运动对母亲阿尔文波的周期是更大的剪切阿尔文波相比，扭转阿尔文波，虽然遵循相同的模式。热不平衡对诱导的速度扰动的影响的差异是由等离子体β虽然它的效果更强的剪切波。推导出对于谐波Alfvén驱动器，感生的密度扰动不受热不平衡的影响。
2022-07-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Torsional Alfvén waves in solar partially ionized plasma: effects of neutral helium and stratification
离子-中性粒子碰撞可能导致色球和日珥等离子体中阿尔芬波的衰减。在一定温度区间内，中性氦原子的加入使阻尼增大，此时中性氦原子与中性氢原子的比例增大。因此，氢和氦的电离度的高度依赖性可能会影响阿尔芬波的阻尼率。研究了中性氦对太阳色球层分层部分电离等离子体中阿尔芬波的阻尼作用。我们考虑一个磁通量管，这是扩大到1000公里的高度，然后成为垂直由于合并与相邻的管，并研究线性扭转阿尔芬波的动力学存在的中性氢和中性氦原子。我们从三流体描述的等离子体，从而推导出单流体磁流体动力学（MHD）方程扭转阿尔芬波。薄通量管近似允许获得在管的下部的波的色散关系，而稳态Alfven波的空间依赖性由贝塞尔型方程在管的上部。对单流体MHD方程组进行连续推导，得到了一个新的中性氦Cowling扩散系数，它不同于以往所用的扩散系数。发现短周期（<5s）的扭转阿尔芬波在色球网络中由于离子-中性粒子碰撞而迅速衰减。另一方面，较长周期（> 5 s）的波不会到达过渡区，因为它们在网络核心中的较低高度处会消失。扭转阿尔芬波通过色球层进入日冕的传播应谨慎考虑：低频波由于分层而消失，而高频波由于离子中性碰撞而衰减。
2013-05-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
On collective nature of nonlinear torsional Alfvén waves
本文结合 Athena++ 数值模拟与二阶微扰理论，发现非线性扭转阿尔文波会产生径向均匀的集体密度扰动，为太阳大气观测识别提供新特征。
2023-05-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The First Ionization Potential Effect from the Ponderomotive Force: On the Polarization and Coronal Origin of the Alfven Waves
我们调查更详细的色球阿尔芬波的起源，引起分离的离子和中性粒子，第一电离势效应（FIP），通过有质动力的作用。在开放领域的地区，我们的模型分馏的等离子体上升流速度通过色球的剪切（或平面）和扭转阿尔芬波的光球起源的依赖。这些不同主要是通过他们的参数耦合慢模式波。剪切Alfven波出现再现观察到的分馏模型参数的范围更广，并提出了一个“微调”的问题比扭转波。在封闭场区域，我们研究了阿尔芬波与光球和日冕起源产生的分馏。波与日冕的起源，在或接近与日冕环共振，提供了一个显着更好的匹配，以观察到的丰度比光球波，剪切波和扭转波在这种情况下，给基本上无法区分的分馏。这种日冕波可能是纳米耀斑日冕加热机制的结果，除了加热日冕等离子体外，还释放出阿尔芬波，阿尔芬波可以向下传播到环足点，并在从色球层反射回日冕时通过有质动力引起FIP分馏。
2017-07-17 astro-ph.SR
Nonlinear evolution of short-wavelength torsional Alfven waves
本文分析了直磁通量管中填充低密度$β$等离子体和周围有低密度等离子体时扭转Alfvén波的非线性演化。这种磁管特别是模拟了日冕环或极地羽流的一部分。波长取为与管半径相当。我们使用理想磁流体力学进行数值模拟的波的传播。我们发现，扭转波非线性地诱导三种压缩流：在阿尔文速度的平行流，构成沿磁场，管波，并在径向方向上的横向流动，与香肠快磁声模式的散装等离子体运动。此外，非线性扭转波变陡，传播速度增加。后一种效应导致扭转波前的渐进畸变，即非线性相位混合。由于扭转波振幅在管半径上的固有不均匀性，非线性效应在具有较高振幅的区域中更加显著。在磁通管的轴线上，它们总是不存在。在波振幅的线性径向轮廓的情况下，非线性效应局限于管边界附近的环形区域中。因此，在太阳和恒星日冕中由扭转阿尔文波驱动的平行压缩流在垂直方向上基本上是不均匀的。波能附加汇的存在降低了扭转Alfvén波中非线性平行叶栅的效率。
2017-05-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy transport and heating by torsional Alfvén waves propagating from the photosphere to the corona in the quiet Sun
在太阳大气层中，阿尔文波被认为在能量从光球层到日冕和太阳风的传递中，以及在色球层的加热中扮演着重要的角色。我们进行了数值计算，以调查与扭转阿尔文波传播的磁通量管，扩大从光球日冕在安静的太阳条件下的能量传输和耗散。我们放置一个宽带驱动器的光球注入的波能量通量的$10^7$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$和考虑欧姆的磁扩散和离子中性碰撞的耗散机制。我们发现，只有一小部分的驱动通量，$\sim 10^5$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$，能够达到日冕的高度，但它可能足以部分地补偿总的日冕能量损失。对于1 kG的光球场强度，最大透射率的频率为$\sim 5$ mHz，并且对于较弱/较强的场，最大透射率的频率偏移到较小/较大的频率。较低的频率在过渡区被反射，而较高的频率被耗散，产生足够的热量来平衡色球辐射损失。中、低色球层的加热主要是由于欧姆耗散，而在高色球层中离子中性摩擦占主导地位。由于磁场的扩展，欧姆扩散被相混合增强。这种效应的重要后果是增加色球耗散，从而减少到达日冕的能量通量。我们提供了经验拟合的透射系数，可用作输入的日冕模型。
2018-12-04 astro-ph.SR
The energy content of Alfven waves in the stratified solar atmosphere
针对从太阳光球层到日冕传播的阿尔文波因阿尔文速度梯度发生部分反射的问题，通过解析模型和数值模型揭示其能量非均分、净传输减缓等特性，给出考虑反射和非均分的广义表达式并讨论其适用性。
2025-04-14 astro-ph.SR
Structured Slow Solar Wind Variability: Streamer-blob Flux Ropes and Torsional Alfvén Waves
缓慢的太阳风在从几分钟到几天的时间尺度上表现出很强的变化，这可能与扩展日冕中的磁重联过程有关。Higginson 2017 b提出了一个数值磁流体动力学模拟，该模拟显示交换磁重联是普遍存在的，并且很可能是释放大部分缓慢太阳风的原因，特别是沿着被称为分离网（S-Web）的拓扑特征。在这里，我们继续我们的分析，侧重于结构缓慢的太阳风变化的两个具体方面。第一种是存在于缓慢的太阳风附近的日光层电流片，第二种我们预测应该存在于任何地方的S-Web慢太阳风观察。对于第一种类型，我们研究了三维磁通量绳的演变形成的头盔流光带的顶部重联在日光层电流片（HCS）。第二，我们研究了模拟的远程和现场签名的大规模扭转阿尔文波（TAW）传播沿S-Web弧高纬度。我们描述了HCS中重联产生的通量绳之间的相似性和差异，这类似于众所周知的“流光斑点”的观测，和类似结构的TAW。我们讨论了我们的研究结果的复杂性的HCS和周围的等离子体片，粒子加速的潜力，以及交换重连的情况下，可能会产生TAW在太阳日冕的影响。我们讨论的预测，从我们的模拟结果的动态缓慢太阳风在扩展的日冕和内日光层。
2018-05-10 astro-ph.SR
Phase mixing of propagating Alfven waves in a stratified atmosphere: Solar spicules
阿尔文波被认为在日冕加热和太阳风加速中起着重要作用。Hinode/SOT最近的观测表明，针状体大多表现出向上传播的高频波。在这里，我们研究了这种波的耗散由于太阳针状体的分层环境中的相位混合。由于它们是高度动态的结构，其速度约为Alfven相速度的显著分数，因此我们考虑了定常流的影响。我们的数值模拟表明，由于重力分层的存在下，阻尼发生在空间比时间。指数衰减律exp（-At ^3）在针状体条件下是有效的，但是计算出的衰减时间比观测到的针状体寿命长得多。
2012-09-15 astro-ph.SR
Modeling the effects of a lightbridge on oscillations in a solar pore
本文通过将太阳孔隙光桥建模为两根被弱场薄层隔开的相互作用磁通量管，数值求解三维MHD方程，发现管间相互作用可自然激发扭转阿尔芬波，且波速与波幅峰值处的局部阿尔芬速度一致。
2024-09-23 astro-ph.SR
On the Fragility of Alfvén waves in a Stratified Atmosphere
在等温三维（3D）平面层结大气底部，发展了慢、Alfvén和快磁流体动力学波的完全渐近展开式。连同现有的收敛Frobenius级数解决方案约$z=\infty$，匹配的数值计算，照亮从下面注入的慢波和Alfvén波的命运。二维模型中的阿尔文波是2.5维的，因为波在磁场的平面中传播，但其极化在可忽略的水平方向上垂直于磁场，并且波始终保持阿尔文波。波传播平面远离磁场的垂直平面的旋转推动等离子体位移矢量远离水平，从而将其耦合到分层。结果表明，在这样的三维模型中发生了强有力的慢阿尔文耦合。研究发现，在低层大气中产生的方向平均阿尔文波通量的频率相当于或大于声学截止的约50%可以达到顶部的阿尔文通量小磁场倾角$θ$，这增加到80%或更多的$θ$。另一方面，方向平均慢波在小倾角时转换为阿尔文波的效率可达40%，但这随着$θ$和波频率的增加而急剧降低。与以前探索的快-慢和快-阿尔芬耦合一起，这提供了有价值的见解，即注入的横波可以作为阿尔芬波到达高层大气，对太阳和恒星日冕加热和太阳/恒星风加速有影响。
2021-11-26 astro-ph.SR
The first in-situ observation of torsional Alfven waves during the interaction of large-scale magnetic clouds
日冕物质抛射（CMEs）等大尺度磁云是空间天气的基本驱动力。行星际空间中多个日冕物质抛射的相互作用影响着它们的动力学演化和地球效应。复杂和合并的多个磁云出现作为相互作用的日冕物质抛射的现场签名。Alfven波被推测为在相互作用期间的主要可能的能量交换/耗散机制之一。然而，在文献中没有发现这样的观察证据。CME-CME碰撞事件的个例研究表明，CME的磁能和热能转化为动能。此外，磁重联过程是合理的负责合并的多个磁云。在这里，我们提出了明确的证据，向阳扭转阿尔芬波的相互作用区域后，多个日冕物质抛射的超弹性碰撞。Walen关系被用来确认阿尔芬波在多个CME/磁云的相互作用区域的存在。我们认为阿尔芬波和磁重联是大尺度磁云碰撞过程中可能的能量交换/耗散机制。本研究不仅对日冕物质抛射与磁层的相互作用，而且对可能存在大尺度磁云相互作用的星际介质也具有重要意义。
2018-10-14 astro-ph.SR physics.space-ph
Observations of Fan-Spine Topology by Solar Orbiter/EUI: Rotational Motions and Indications of Alfvén Waves
利用太阳轨道器三台仪器观测到倒Y形结构中的扭转阿尔文波迹象，结合磁场与光谱数据确认旋转运动，为日冕波动研究提供新证据。
2024-04-16 astro-ph.SR
Problems in Observation and Identification of Torsional Waves in the Lower Solar Atmosphere
记录谱线宽度的周期性变化是观测扭转阿尔文波的主要方法。从理论上讲，这种方法似乎是有效的，但在应用于数据时需要注意一些问题。例如，这些观测值的振幅应该随着盘上位置的变化而变化，并且它们应该与没有强度振荡相关联。我们分析了大量的观测资料，在冕洞和光斑区的线宽周期性非热变化的谱线：Hα，He I 10830，Ca II 8542，Ba II 4554。在大多数情况下，我们在相似的频率下检测到相关的强度振荡。此外，我们没有观察到中心对肢体的依赖性。这就要求讨论该方法的实际有效性和谱线宽度的非热变化的性质的替代解释。根据我们的观测，我们认为记录线轮廓加宽是一个必要的，但不是足够的手段，明确识别扭转阿尔文波在低太阳大气。
2022-12-28 astro-ph.SR
Alfven Waves in the Lower Solar Atmosphere
我们报告了与一个面积为43万平方公里的大亮点群相关的振荡现象的探测，该亮点群位于太阳盘中心附近。小波分析揭示了全宽半最大振荡的周期范围从126到700秒以上的亮点和显着性水平超过99%。这些振幅为每秒2.6公里的振荡与平均蓝移为每秒23公里的色球视线多普勒速度相结合。缺乏同空间强度振荡和横向位移排除了磁声波模式的存在。振荡是由+/-22度的扭转扭转产生的阿尔芬波的特征。跨越亮点直径的180度相移表明，这些扭转阿尔芬振荡在整个增亮过程中是全局诱导的。与这种波模式相关的能量通量足以加热日冕。
2009-03-20 astro-ph.SR
Standing torsional Alfvén waves as the source of the rotational period variation in magnetic early-type stars
本文通过一维磁流体动力学本征模分析，证明驻立扭转阿尔文波可以解释磁性早型恒星的自转周期变化，并推断其内部大尺度磁场更可能集中在表面而非中心。
2024-11-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Interchange Reconnection Alfven Wave Generation
鉴于最近的观测结果的交换重联过程中的太阳日冕和S-Web模型的理论发展缓慢的太阳风，我们扩展了分析的三维MHD模拟交换重联Edmondson等人。J. 707，1427，2009）。具体来说，我们分析的后果，对应于通量开放交换重联动态流光带跳跃。交换重联的磁场重组的信息进行整个系统的阿尔芬波传播远离重联区域，分布的剪切和扭曲所赋予的驱动流，包括脱落注入的应力能量和积累的磁螺旋沿新开放的磁力线。我们在模拟中量化了重连产生的波活动的性质。有一个本地化的高频分量与当前片/重联网站和扩展的低频分量与大规模的扭转阿尔芬波从交换重联场重组产生的。扭转阿尔芬波的特征波长反映了通电双极通量区域的空间尺寸。最后，我们讨论了未来的研究途径，通过模拟这些交换重连驱动波和调查他们的观测签名。
2014-03-04 astro-ph.SR
Alfven seismic vibrations of crustal solid-state plasma in quaking paramagnetic neutron star
建立了核壳双组分顺磁中子星的磁-固-力学模型，研究了地壳电子-核固态等离子体围绕冻结在不动的顺磁核中的磁场轴的旋转、扭转和振荡对中子星响应的影响。特别注意的是节点的无扭转壳对核振动的洛伦兹磁和胡克的弹性力的联合作用下，阻尼是由于剪切粘性应力在地壳固态等离子体的牛顿力。这种环形模式的频率和寿命的频谱公式推导出的解析形式和讨论的上下文中的准周期振荡的X射线爆发通量从震动磁星。振荡爆发发射频率的可用数据的模态分析表明，检测到的变化是地壳阿尔芬的地震振动恢复的磁场应力的洛伦兹力的表现所获得的理论频谱。
2010-11-22 astro-ph.SR
Alfvénic Motions in a Stratified Open Flux Tube: Transition from Propagating to Locally Standing Motions and Implications for the Kelvin-Helmholtz Instability
Institute of Frontier and Interdisciplinary Science, Shandong University（山东大学前沿交叉科学研究院）；Shandong Key Laboratory of Space Environment and Exploration Technology, Institute of Space Sciences, Shandong University（山东大学空间科学学院山东省空间环境与探测技术重点实验室）；School of Earth and Space Sciences, Peking University（北京大学地球与空间科学学院）；Centre for mathematical Plasma Astrophysics (CmPA), Department of Mathematics, KU Leuven（荷语鲁汶大学数学系数学等离子体天体物理中心）
本研究通过三维MHD模拟发现开放磁结构中的传播扭波可通过共振吸收和波反射形成局地驻阿尔文运动，进而驱动KHI产生湍流精细结构，解答了相关长期问题。
2026-08-04 astro-ph.SR
The Alfvénic nature of chromospheric swirls
本文利用辐射磁流体动力学程序CO $5$ BOLD对平静太阳大气进行了数值模拟，研究了小尺度色球涡旋的演化和起源。我们感兴趣的是发现它们与磁场扰动的关系以及驱动它们演化的过程。在分析中，应用了旋涡强度准则及其演化方程，以识别旋涡运动并研究其动力学。我们引入了一个新的标准，磁涡旋强度，它使我们能够识别扭转扰动的磁场。我们发现一个很强的相关性之间的旋流强度和磁旋流强度，特别是在强烈的磁通量的浓度，这表明之间的紧密关系的涡旋运动和扭转磁场扰动。此外，我们发现，漩涡向上传播的局部阿尔文速度作为单向漩涡，在脉冲的形式，单独由磁张力驱动。在光球层和低色球层中，等离子体的旋转与向上的磁场中的扭曲共同发生，该扭曲与等离子体流的方向相反。总之，这些都是扭转阿尔文波的特征。我们还发现的不平衡之间的流体动力学和磁流体动力学斜压效应的漩涡的起源的迹象。在色球层的底部，我们发现一个净向上指向坡印廷通量，这主要是与大型和复杂的漩涡结构，我们解释为各种小尺度涡的叠加。我们的结论是，在模拟中观察到的无处不在的漩涡事件是密切相关的扰动的磁场。在光球层和色球层，它们形成向上传播的阿尔文脉冲，可能有助于色球层加热。
2021-03-12 astro-ph.SR
Alfven Waves in the Solar Atmosphere
阿尔芬波被认为是加热太阳静止大气所需的非热能的可行传输者。大量的最新观测，从国家的最先进的设施，报告了阿尔芬波的存在范围内的色球和日冕结构。本文综述了横向扭折和扭转线性磁流体动力学（MHD）波解纠缠特性的研究进展。我们概述了简单而强大的理论，描述了它们在（非）均匀磁结构中的基本特性，这些结构非常类似于真实太阳大气的构建块。
2012-10-12 astro-ph.SR
Magnetic shocks and substructures excited by torsional Alfvén wave interactions in merging expanding flux tubes
在太阳光球层上经常观测到涡旋运动。这些运动可能在能量和动量从低层大气输送到太阳上层大气的过程中发挥关键作用，有助于日冕加热。太阳的低层大气也由复杂的通量管网络组成，这些通量管在色球层和高层大气中扩展和合并。我们进行了数值模拟，以调查的行为的涡旋驱动波传播在一对这样的通量管在一个非力自由的平衡与现实模拟的太阳大气。两个通量管在其足点处被反向旋转的涡流运动独立地扰动。当通量管合并时，涡运动既有线性的也有非线性的相互作用。线性相互作用产生了许多小尺度的瞬态磁子结构，由于由涡旋运动施加的磁应力。因此，由于光球涡旋运动，最初的整体管被分离成复杂的多螺纹管。波的相互作用还驱动振幅增加的叠加，直到它超过局部马赫数，并产生以大约$ 50$ km s $^{-1}$的速度向上传播的激波。冲击波作为向上输送动量和能量的管道，并将局部等离子体加热超过一个数量级，峰值温度约为$60,000$ K。因此，我们提出了一个新的机制，从太阳低层大气到日冕的磁波导的产生。这种波导出现的结果，在相邻的通量管相互作用的扰动。因此，光球涡旋运动的相互作用是太阳低层大气向高层大气能量传输的一个潜在的重要机制。
2018-03-16 astro-ph.SR
The role of torsional Alfven waves in coronal heating
在日冕加热的背景下，在太阳大气中存在的MHD波的动物园中，阿尔芬波受到特别的关注。事实上，这些波构成了一个有吸引力的加热剂，因为它们能够携带足够的能量来加热和维持日冕。然而，由于其不可压缩的性质，这些波需要一种机制，如模式转换（导致冲击加热），相位混合，共振吸收或湍流级联，以加热等离子体。利用偏振、光谱和成像仪器进行的新观测，如日本卫星Hinode或SST或CoMP上的观测，为日冕中存在高能阿尔芬波提供了强有力的证据。为了评估阿尔芬波在日冕加热中的作用，在这项工作中，我们模拟了一个磁通量管受到阿尔芬波加热通过模式转换机制。使用一个1.5维的MHD代码，我们进行了一个参数调查不同的磁通量管的几何形状（长度和膨胀），光球磁场，光球速度振幅和波的性质（单色或白噪声频谱）。结果表明，与光球波振幅和磁场无关，只有长（> 80 μ m）和厚（光球与日冕面积比> 500）的环才能产生和维持日冕。在光球速度振幅的临界值（通常为几公里/秒）以上，日冕不再能维持很长一段时间，并由于波的大动量而崩溃。这些结果建立了几个约束阿尔芬波加热作为日冕加热机制，特别是活动区环。
2009-10-06 astro-ph.EP astro-ph.SR
Torsional Alfven Oscillation in the Regime of Firehose Instability as a Mechanism of Plasma Stratification in a Laboratory Experiment on Modeling a Coronal Arch
A. V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院阿·瓦·加蓬诺夫-格列霍夫应用物理研究所）；Lobachevsky University（罗巴切夫斯基大学）
实验室实验中通过火舌不稳定性 regime 激发反扭阿尔文振荡，导致等离子体分层现象，揭示了等离子体在磁场中的分布机制。
2024-12-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Torsional Alfvén resonances as an efficient damping mechanism for non-radial oscillations in red giant stars
恒星是自引力流体，其中的压力、浮力、旋转和磁场为全球振荡模式提供了回复力。压力和浮力在能量上占主导地位，而旋转和磁性通常被认为是弱扰动，经常被忽略。然而，在红巨星中观测到的极弱的偶极模振幅表明，其中相当一部分受到了位于其核心区域的额外阻尼源的影响，间接证据指向了深埋的磁场的作用。人们还知道，在许多情况下，受影响的模式的重力模式的特点是保留，但到目前为止，没有提出有效的阻尼机制，以适应这方面。在这里，我们提出了这样一种机制，它通过与高谐波指数的Alfvén模式的共振相互作用来抑制含有磁化核心的恒星的振荡。这种机制产生的阻尼率在数量上与湍流对流有关，并且在解释观测所需的范围内，对于现实的恒星模型和磁场强度。我们的研究结果表明，磁场可以提供一个有效的手段阻尼恒星振荡，而不需要破坏内部结构的模式，并奠定了基础，扩展的全球恒星振荡理论，包括这些影响。
2017-01-30 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Numerical simulations of turbulence in prominence threads induced by torsional oscillations
本文通过三维MHD数值模拟研究日珥细丝中驻立扭转阿尔芬波经相位混合触发KHI并产生湍流的过程，发现该机制仅造成边界局部加热而非整体加热，并给出了Hα合成观测特征。
2024-01-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Centre-to-limb spectro-polarimetric diagnostics of simulated solar photospheric magneto-convection: signatures of photospheric Alfven waves
使用数值模拟的磁化太阳光球进行的辐射磁流体动力学代码，MURaM，和详细的光谱偏振诊断的模拟光球6302A FeI线，光谱偏振特征的阿尔芬波磁化粒间通道的模拟太阳光球进行了分析，在不同的位置在太阳盘。颗粒间通道中的扭转阿尔芬波是水平等离子体运动，它不具有热扰动对应物。我们发现签名的阿尔芬波作为小尺度线轮廓多普勒频移和斯托克斯V面积不对称增强模拟离盘中心观测。这些光球功能消失时，模拟观测退化的望远镜PSF类似的日之一。我们分析了直接观测和确认阿尔芬波存在于太阳光球的可能性。
2014-05-23 astro-ph.SR
Alfvén waves in simulations of solar photospheric vortices
使用先进的磁流体动力学数值模拟的磁化太阳光球，包括非灰色辐射传输和非理想状态方程，我们分析等离子体运动光球磁涡。我们证明，光球磁场浓度中明显的涡旋状运动不会表现出“龙卷风”般的行为或“浴缸”效应。虽然在每一个时刻，在太阳光球上层的速度场线显示漩涡，与时间相关的速度场运动的测试粒子没有表现出这样的结构。相反，它们以波浪状的方式移动，速度场迅速变化和振荡，主要由磁化晶间向下流动的磁张力决定。使用时间-距离图，我们确定在磁通量管的水平运动作为扭转阿尔文扰动传播沿近垂直的磁场线与当地阿尔文速度。
2013-09-09 astro-ph.SR
Energy Transfer by Nonlinear Alfvén Waves in the Solar Chromosphere, and Its Effect on Spicule Dynamics, Coronal Heating, and Solar Wind Acceleration
阿尔文波负责磁化等离子体中磁能的传递。它们通过各种非线性过程参与加热太阳大气和驱动太阳风。由于磁场位形直接影响Alfvén波的非线性，因此研究磁场位形如何通过Alfvén波的非线性传播与太阳大气和风结构的关系是非常重要的。在本研究中，我们进行了一维磁流体力学模拟来实现上述关系。结果表明，当色球层中Alfvén波的非线性超过临界值时，太阳色球层的动力学（例如，针状物）和太阳风的质量损失率倾向于与来自光球的能量输入无关。在阿尔文波高度非线性的情况下，色球层中产生的强剪切扭转流“阻挡”了磁通量管。这对应于色球层中间激波的形成，它限制了坡印廷通量通过阿尔文波进入日冕的传输，也抑制了色球层慢激波的传播。
2020-08-03 astro-ph.SR
Non-linear damping of visco-resistive Alfven waves in solar spicules
阿尔芬波与等离子体不均匀性的相互作用产生相位混合，这可以导致阿尔芬波耗散和加热太阳等离子体。在这里，我们研究了阿尔芬波的耗散相混合由于粘度和电阻率随高度的变化。我们还考虑了非线性磁流体动力学（MHD）方程在我们的理论模型。MHD方程的非线性项包括扰动速度、磁场和密度。为了研究太阳针状体层结大气中Alfven波的衰减，我们在x-z平面上求解了非线性MHD方程。我们的模拟表明，由于粘度和电阻率梯度的阻尼增强。此外，由于MHD方程中的非线性项，能量变化也会受到影响。
2013-12-25 astro-ph.SR
Radiative activity of magnetic white dwarf undergoing Lorentz-force-driven torsional vibrations
研究了磁白矮星在洛伦兹回复力作用下绕自身偶极磁矩轴作扭转振动时的辐射活动。结果表明，只要内部磁场衰减，脉动白矮星可以将其振动能量转换为磁偶极子发射能量，并以与阿尔芬扭振频率相等的频率振荡。振动能量驱动的辐射最显著的特征是振荡发射周期的延长;周期延长的速率由磁场衰减的速率决定。
2011-01-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Torsional Oscillations in a Global Solar Dynamo
我们描述和分析旋转扭转振荡发展中的大涡磁流体动力学模拟太阳对流（Ghizaru，Charbonneau，Smolarkiewicz，天体物理学。J. Lett.，715，L133（2010）; Racine等人，占星术。J.，735，46（2011））产生经历周期性极性反转的轴对称大规模磁场。受这些振荡所表现出的许多类似太阳的特征的启发，我们对大尺度纬向动力学进行了分析。我们表明，模拟的扭转振荡驱动的主要是由随时间变化的大规模的磁转矩，因为人们可能已经预料到，而是通过大规模的磁调制的角动量输运的回旋流。这一结果通过简单的能量分析得到了证实。我们还检测到一个相当尖锐的过渡旋转动力学发生的一个移动的对流层的基础上形成的稳定分层的流体层下面的薄速斜状剪切层的基础。最后，我们讨论了我们的分析的影响，在全球发电机运行在模拟中的振幅饱和的机制，并推测扭转振荡的预测太阳周期特征的可能的前兆值。
2012-10-03 astro-ph.SR
Self-consistent Simulations of Alfven Wave Driven Winds from the Sun and Stars
我们回顾我们最近的阿尔芬波驱动风的结果。首先，我们给出了从光球到行星际区域太阳风的自洽一维MHD模拟结果。在这里，我们强调阿尔芬波的反射在密度分层日冕和太阳风的重要性。我们还介绍了Fujimura & Tsuneta（2009）最近的HINODE观测，该观测可能探测到横向（Alfvenic）波的反射特征。然后，我们展示了红巨星阿尔芬波驱动风的结果。本文解释了大气性质从稳定日冕风到间歇色球风的变化，并讨论了随着恒星演化，表面重力的减小对波反射的影响。本文还讨论了MHD湍流引起的吸积盘风的异同。
2010-01-14 astro-ph.SR
Alfvén Waves in the Structured Solar Corona
一个简单的模型，一个周期性的集合紧密堆积的通量管坐在垂直分层层的顶部显示，从下面入射的快波优先转换几乎立即阿尔芬波的通量管，与扭结波限制在最多只有很少的傅立叶模式。这表明，在这种结构系统中观测日冕扭结模式可能大大低估了传输到日冕和通过日冕的净波能通量，其中大部分可能存在于难以观测的阿尔文波中。模式转换/共振吸收和Alfvén相位混合的过程中牵连。有人建议，太阳的内部p-模式字段-5分钟振荡-可能会大大有助于提供入射快波的色球散射和模式转换的管合奏的过程。
2016-12-06 astro-ph.SR
Phase mixing of standing Alfven waves with shear flows in solar spicules
阿尔文波被认为在日冕加热和太阳风加速中起着重要作用。在这里，我们研究了这种波的耗散由于相混合在剪切流和场的存在下，在分层的大气太阳针状体。假设初始流动沿针状体轴定向，并在x方向上线性变化，平衡磁场取二维且无发散。结果表明，剪切流场对阿尔芬驻波的阻尼有明显的促进作用。尽管阿尔芬波在太阳针状体中传播，但阿尔芬驻波在几个周期内就会消散。与扰动磁场的行为相反，随着高度的增加，扰动速度幅度确实增加。此外，还应强调的是，由于重力、剪切流和场的分层是骨针中MHD模型中应考虑的事实。
2012-09-09 astro-ph.SR
Magneto-elastic torsional oscillations of magnetars
我们扩展了广义相对论理想磁流体动力学代码，包括弹性的影响。使用这个数值工具，我们分析了高磁化中子星（磁星）的磁弹性振荡。在没有磁场的模拟中，我们能够在百分之几的精度内恢复纯粹的地壳切变振荡，对于偶极磁场在5 × 10 ^13 ~ 10 ^15 G之间的情况，阿尔文振荡由于地壳的存在而发生了很大的变化。这些准周期振荡（QPO）分为三类：赤道附近的低QPO，与最后一个开磁力线相关的边缘QPO和离赤道较远的上QPO。边QPO之所以被称为边QPO，是因为它们与相应的阿尔文连续体中的边相关。上QPO是相同类型的，而下QPO是转折点QPO，与连续谱中的转折点相关。
2010-11-24 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
On the role of transition region on the Alfven wave phase mixing in solar spicules
阿尔文波被认为在日冕加热和太阳风加速中起着重要作用。本文研究了在太阳针状体层结大气中存在定常流和剪切磁场时，由于相位混合引起的阿尔芬驻波的耗散。还考虑了色球层和日冕之间的过渡区。假设初始流动沿针状体轴向，平衡磁场取二维无发散。它是确定的，在传播阿尔芬波相反，阿尔芬驻波消散在时间，而不是在空间中。密度梯度和剪切磁场可由于相混合而增强阻尼。从我们的数值计算推导出的阻尼时间与骨针寿命很好地吻合。由于针状体是短暂的生命和瞬态结构，需要这样一个快速的耗散机制来将它们的能量输送到日冕。
2013-04-28 astro-ph.SR
Frequency spectrum of toroidal Alfvén mode in a neutron star with Ferraro's form of nonhomogeneous poloidal magnetic field
利用理想导电弹性介质在磁场作用下的磁固体力学理论的能量变分法，本文研究了具有轴对称极向非均匀内振和偶极非均匀内振的中子星在洛仑兹力驱动下的整体扭转无节振动的频谱。在一个内部均匀、外部偶极的中子星中，得到了一个类外磁场，并与这种环形Alfvén模的磁场进行了比较磁场。讨论了SGR 1806-20和SGR 1900+14超强爆发期间所考虑的星震模型与X射线通量准周期振荡的相关性。
2009-07-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
MHD waves in homogeneous and continuously stratified atmospheres
本文系统梳理线性理想MHD波理论并推广至重力分层大气，重点分析波模转换、精确解及WKBJ和射线方法，并讨论其对太阳大气加热的意义。
2024-08-02 astro-ph.SR physics.space-ph
Alfven node-free vibrations of white dwarf in the model of solid star with toroidal magnetic field
在白矮星星震学的背景下，我们研究了具有两种不同形状的轴对称纯环形内禀磁场的非对流固体恒星的振动特性。重点放在政权的无节点全球洛伦兹力驱动的振动对称轴上的材料位移有一个和相同的形式为nodeless球形和扭转振动恢复胡克的弹性剪切应力的力。特别注意的是偶宇称极向Alfven模式，其频谱计算的解析形式显示如何完全埋在恒星表面下的纯环形磁场可以体现在地震振动的非磁性白矮星。所得到的频谱公式进行了讨论并列与固体恒星模型中的极向，均匀的内部和偶极外部，磁场，其推论是相关的阿尔芬振动磁性白矮星的阿尔芬模式。
2010-01-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetoacoustic Waves in a Stratified Atmosphere with a Magnetic Null Point
我们进行非线性MHD模拟研究磁声波从光球到低日冕的传播。我们专注于一个2D系统的重力分层的大气和三个光球浓度的磁通量，产生一个磁零点与磁圆顶拓扑结构。我们发现，一个单一的波包引入下边界分裂成多个二级波包。由于阿尔文速度的变化，包的一部分向零折射。波入射到围绕零点的均分等值线上，在那里声速和阿尔文速度重合，部分地传输，反射，并且在局部色散关系的分支之间进行模式转换。波包的初始能量（$E_{input}$）的近似$15.5\%$收敛于零，主要作为快速磁声波。转换非常有效：入射到零上的能量的$70\%$被转换为远离零传播的慢模式，$7\%$作为快波离开，并且剩余的$23\%$（0.036 $E_{input}$）被局部耗散。离开零点的声能沿着靠近零点的四个分离面中的每一个的场线强烈集中。波包向零折射的部分以及电流积累的量取决于波包穿过光球时的垂直和水平波数以及波包的质心位置。朝向或远离零的区域不简单地与开放与闭合磁场或局部场取向的区域重合。我们还模拟了波包传播使用WKB方法，并发现它同意定性，虽然不是定量的，与数值模拟的结果。
2016-12-21 astro-ph.SR
Benchmarking Fast-to-Alfven Mode Conversion in a Cold MHD Plasma
阿尔文波可能是由快磁声波在太阳大气中反射层附近通过模式转换产生的，这对日冕振荡和活跃区日震学都有影响。在活跃区域，这种反射通常发生得足够高，以至于阿尔文速度$a$大大超过声速$c$，远高于快模式和慢模式相互作用的$a=c$水平。为了集中讨论快/阿尔文转换的基本特性，去掉不必要的细节，采用重力分层冷MHD模型$c\to0$来冻结慢模是有用的。这为在更复杂的大气中快速到阿尔文模式转换提供了基准。假设一个均匀的倾斜磁场和一个指数阿尔文速度分布与密度标度高度$h$，阿尔文转换系数只取决于三个变量;无量纲的横向于分层的波数$κ=kh$、磁场相对于分层方向的倾斜度$θ$以及波矢量相对于包含分层和磁场方向的平面的偏振角$ϕ$。我们提出了一个广泛的探索模式转换在这个参数空间，并得出结论，几乎完全转换为向外传播的阿尔文波通常发生在小$θ$和大$ϕ$（$80^\circ$ - $90^\circ$），虽然它是完全不存在时，$θ$正好为零（垂直场）。对于日震感兴趣的波数，转换区域足够宽，可以覆盖整个色球层。
2011-05-31 astro-ph.SR
Numerical simulations of impulsively generated Alfvén waves in solar magnetic arcades
我们进行数值模拟脉冲产生的阿尔文波在一个孤立的太阳拱廊，这是重力分层和磁约束。我们数值研究了阿尔文波沿着这种从产生阿尔文波的色球下层到日冕的磁结构的传播，并分析了初始脉冲的弧长和宽度对阿尔文波传播和反射的影响。我们的太阳大气模型是通过采用半经验VAL-C模型的温度分布和指定的弯曲的磁场线，构成不对称的磁弓。阿尔文波在该拱廊中的传播和反射由2.5D磁流体动力学方程描述，该方程由FLASH代码数值求解。我们的数值模拟表明，阿尔文波的振幅下降的结果，部分反射的阿尔文波在太阳过渡区，而没有被反射的波泄漏通过过渡区，并到达日冕。我们还发现，更广泛的初始脉冲的Alfvén波的衰减时间的递减。此外，我们的研究结果表明，阿尔文波在拱廊中的传播受到阿尔文速度的空间依赖性的影响，这导致相位混合，这是更强的弯曲和更大的磁拱廊。讨论了影响Alfvén波在非对称太阳拱中传播的过程，得出结论：除了磁场位形中的相位混合外，拱的等离子体性质、初始脉冲的大小以及太阳过渡区的结构都对Alfvén波的传播起着至关重要的作用.
2014-08-05 astro-ph.SR
Fast Magnetoacoustic Wave Behavior within Gravitationally Stratified, Magnetically Inhomogeneous Media
Northumbria University（诺森比亚大学）
研究引力分层和磁不均匀介质中快磁声波行为，通过数值模拟和半解析方法揭示其折射特性及caustic表面形成机制。
2026-02-05 astro-ph.SR
Alfvén wave experiments with liquid rubidium in a pulsed magnetic field
磁场是将日冕加热到几百万开尔文温度的关键因素。在这方面，一个特别重要的区域是日冕下方所谓的磁冠，在那里声音和阿尔文波具有大致相同的速度，因此可以很容易地相互转换。本文介绍了在高达63 T的脉冲场中用液体铷进行阿尔文波实验的结果。在54 T的临界点处，Alfvén波和声音的速度一致，除了外部激励的8 kHz扭转波之外，还出现了新的4 kHz信号。这种具有双倍周期的阿尔文波的出现与两种波类型之间的参数共振的理论预测一致。我们还提出了初步的结果，阿尔文和磁声波的数值模拟使用可压缩MHD代码。
2023-01-20 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Measurements of the solar coronal magnetic field based on coronal seismology with propagating Alfvenic waves: forward modeling
本文建立引力分层磁通量管的MHD模型并激发向上传播的扭结波，通过正向建模合成Fe XIII谱线并利用日冕震学推断磁场，验证了该方法可靠性并分析了测量误差因素。
2024-11-13 astro-ph.SR
Exact analytical solutions in inhomogeneous magnetic fields for linear asteroseismic waves
我们解决了波的等温，分层介质与磁场，沿垂直于重力方向的点，并在重力方向呈指数变化。我们找到了两种不同情况下的精确解析解：（a）波沿磁场方向传播和（b）波沿重力方向传播。在每一种情况下，我们找到的解决方案，无论是超几何函数或其合流堂兄弟。我们解决了由此产生的超越色散关系数值。由于空间上不均匀的阿尔芬波速度的本征频率的变化是显着的-有更多的振荡或泄漏的节点的本征函数在较低的阿尔芬速度和波反射的区域较大的阿尔芬速度。色散关系和模式结构的这种变化可能允许探测埋藏在恒星内部的磁场。
2022-06-16 astro-ph.SR
