Reflection and Conversion of Magneto-Gravity Waves in the Solar Chromosphere: Windows to the Upper Atmosphere
Straus等人最近报道了在太阳色球层底部探测到向上传播的内部重力波，他假设这些可以有效地耦合到磁性区域中的阿尔芬波。这在将能量输送到更高水平方面可能是重要的。在这里，我们探讨了线性重力波在VAL C大气中的传播，反射和模式转换，并发现即使是弱磁场通常反射回重力波向下慢磁声波以及之前，他们到达阿尔芬/声学均分高度，在模式转换可能发生。然而，对于其中重力波设法在均分水平附近穿透或穿过均分水平的某些高度倾斜的磁场取向，可以存在向上行阿尔芬波和声波中的任一个或两者的实质性转换。预计波能通量与色球辐射损失相当。
2009-10-26 astro-ph.SR
Fast-to-Alfvén Mode Conversion Mediated by Hall Current. I. Cold Plasma Model
太阳和类太阳恒星的光球温度最低值是非常弱的电离，电离分数$f$低至$10^{-4}$。在银河系恒星形成区，$f$可能是$10^{-10}$或更低。在这些情况下，霍尔电流可以通过无量纲霍尔参数$ε=ω/Ω_\text{i}f$耦合低频Alfvén波和磁声波，其中$ω$是波频率，$Ω_\text{i}$是平均离子陀螺频率。这是在冷（零- $β$）等离子体的背景下分析的，而对于热等离子体则不太详细。据发现，霍尔耦合优先发生在波矢量是近场对齐。在这种情况下，霍尔耦合理论上会在波通过弱电离区时产生快模和阿尔文模之间的连续振荡。在低频（兆赫），太阳和恒星的正常模式的特征，$ε$可能是太小，一个振荡的一小部分以上发生。另一方面，在与磁重联事件相关联的高得多的频率（Hz）处，该效应可能是显著的。在另一种情况下，恒星形成气体云的特征参数表明，$\mathcal{O}(1)$或更多的完整振荡可能发生在一个云交叉。由于太阳黑子的离子回旋频率和阿尔文速度很高，这种机制预计在太阳黑子中不会有效，因为净效应与两者成反比，因此与场强成反比。
2015-10-13 astro-ph.SR
Mode Conversion and Period Doubling at Plasma-$β$ Unity in an Alfvén-Wave Experiment with Liquid Rubidium
我们报告了在德累斯顿高磁场实验室（HLD）进行的液态铷的阿尔文波实验。达到63 T时，脉冲磁场超过54 T的临界值，在该临界值下阿尔文速度等于声速（等离子体- $β$单位）。在这个阈值，我们观察到一个倍周期的应用8 kHz CW激励，磁声波和阿尔文波之间的参数共振的清晰足迹。
2020-10-29 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Conversion Layer Controls the Evolution of Magnetic Deflections Near the Alfven Surface
University of Michigan（密歇根大学）；University of Delaware（特拉华大学）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；University of Alabama Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；Auburn University（奥本大学）；University of California Berkeley Space Sciences Laboratory（加州大学伯克利分校空间科学实验室）
研究发现阿伦夫表面附近的转换层通过将磁能转化为粒子能，控制磁偏转的发展并可能驱动超阿伦夫日风中的磁翻转形成。
2026-01-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Fast-to-Alfvén mode conversion mediated by Hall current. II Application to the solar atmosphere
在完全电离的等离子体中，通过分层和三维几何效应，可以观察到快磁声波和阿尔文波之间的耦合。在论文I中，Cally和Khomenko（2015）已经证明，在弱电离等离子体中，如太阳光球层和色球层，霍尔电流引入了一种新的耦合机制。本研究将论文I的结果推广到了温等离子体的情况。我们报告的数值实验中使用准现实分层的热力学参数类似的太阳大气模式转换进行了研究。这纠正了冷等离子体近似假设的局限性，特别是允许快速和慢速磁声模式之间的耦合和随后的耦合的快速模式的阿尔文模式通过霍尔电流的完整过程。我们的研究结果证实了论文I中提出的太阳能情况下的机制的有效性。我们观察到，转换的效率是波的传播方向和磁场之间的角度，以及波的频率的敏感函数。当场方向和波方向对准以增加波频率时，效率增加。在将我们的结果换算成典型的太阳值之后，转换的阿尔文波的最大振幅，对于1 Hz的频率，对应于$\sim10^3$ $\rm W\,m^{-2}$的能量通量（在峰值霍尔耦合高度以上测量），基于$β=1$处的500 $\rm m\,s^{-1}$的振幅，这足以在安静和活跃区域的日冕加热中发挥主要作用。
2018-11-15 astro-ph.SR
Resonant Absorption as Mode Conversion? II. Temporal Ray Bundle
在简单、冷、非均匀的MHD模型等离子体中，通过对在Alfven共振处奇异的谐波频率进行傅立叶叠加，构造了快波脉冲。脉冲在到达谐振层之前部分地反射，但也部分地隧穿到谐振层以模式转换为阿尔芬波。精确的吸收/转换系数的脉冲被证明是精确地给出了一个函数的横向波数表中的纸我这个序列，并独立于频率和脉冲宽度。
2010-11-16 astro-ph.SR
The coronal power spectrum from MHD mode conversion above sunspots
本文利用 2.5D MHD 模拟研究黑子大气中 p 模式向上传播导致的双重模式转换，揭示重力分层的频率滤波使日冕 Alfvénic 波功率谱峰值向更高频率移动。
2025-01-06 astro-ph.SR
Explaining Inverted Temperature Loops in the Quiet Solar Corona with Magnetohydrodynamic Wave Mode Conversion
日冕环在太阳表面描绘出双极的拱形磁场。最近结合旋转层析成像、极紫外成像和位场外推法的测量表明存在具有反转温度分布的大环;即，顶点温度是局部最小值而不是最大值的循环。这些“下环”似乎主要存在于太阳活动极小期附近的赤道安静区域。我们模拟这些和更普遍的大规模的“上环”模拟日冕加热作为一个时间稳定的叠加：（1）不可压缩的阿尔芬波湍流的耗散，和（2）压缩波的耗散形成的模式转换从初始人口的阿尔芬波。我们发现，当大部分（> 99%）的阿尔芬波经历这种转换时，加热极大地集中在足点处，并产生稳定的“下回路”。在某些情况下，我们发现有三个极大值的环也是引力稳定的。与层析温度数据一致的模型表现出更高的气体压力为“下环”比“上环”，这是与观察一致。这些模型还显示了阿尔芬波振幅的狭窄范围：在日冕底部为3至6公里/秒。这与在明亮的X射线环中观察到的20至30 km/s的典型振幅相比是低的。然而，我们所模拟的大尺度环被认为包括一个较弱的弥漫背景，填充了日冕的大部分体积。通过限制静止流光背后的环的物理学，我们希望更好地理解缓慢太阳风的形成。
2016-08-15 astro-ph.SR
Connecting the Sun and the Solar Wind: The First 2.5 Dimensional Self-consistent MHD Simulation under the Alfvén Wave Scenario
太阳风来自炽热而稀薄的日冕。早期使用1.5维模拟的研究表明，在光球中产生的阿尔文波通过非线性模式转换过程在日冕加热中发挥重要作用。为了同时理解日冕加热和太阳风加速的物理学，重要的是将从光球层到行星际空间的区域视为一个单一的系统。我们进行了2.5维，自洽的磁流体动力学模拟，覆盖从光球到行星际空间的第一次。我们在球坐标系下精心设置网格点，处理了密度反差较大的大气中的Alfvén波，成功地模拟了由于地表对流运动而从炽热的日冕中喷出的太阳风。足点运动沿开口磁通量管激发阿尔文波，这些波在非均匀介质中向上传播时经历波反射、阿尔文模到慢模的非线性模转换和湍流级联。这些过程导致阿尔文波的消散和太阳风的加速。结果表明，慢波耗散产生的激波加热是日冕加热过程的基础，而湍流级联和激波加热则是太阳风的驱动力。
2012-01-25 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
Wave transformations near a coronal magnetic null-point
本文通过三维数值模拟研究声学p模在日冕磁零点处的传播与模式转换，发现快波在零点聚焦并产生与驱动频率二次谐波相容的电流密度振荡，表明MHD波可能是磁零点周围振荡电流耗散和准周期性能量事件的重要来源。
2023-10-26 astro-ph.SR
Conversion and Smoothing of MHD Shocks in Atmospheres with Open and Closed Magnetic Field and Neutral Points
在模拟的二维等温分层大气的高$β$基底上激发平面声主导磁流体动力学波，其中位磁场具有开场区、闭场区和中性点.它们在向阿尔文-声学均分面$a=c$的方向上激波，其中$a$和$c$分别是阿尔文速度和声速。扩展最近的1.5D研究结果，这种冲击模式转换为快速冲击和缓慢的平滑波通过$a=c$，我们探讨这些更复杂的磁几何形状的影响。据发现，1.5D的行为进行到更复杂的情况下，与快速冲击强烈吸引中性点，这是破坏生产广泛的精细结构。我们还观察到，从$a>c$到$a<c$的相反方向运动的激波也分裂成快分量和慢分量，而且慢分量也被平滑了。
2021-05-05 astro-ph.SR
Interaction of Fast Magnetoacoustic Wave with the Localized Coronal Null and Generation of the Energetic Alfvén Wave Packet
Indian Institute of Technology (BHU)（印度理工学院（贝拿勒斯印度教大学））；Institute of Physics University of Graz（格拉茨大学物理研究所）；Department of Astronomy and Astrophysics at Space Research Center, Ilia State University（伊利亚州立大学空间研究中心天文学与天体物理学系）；Evgeni Kharadze Georgian National Astrophysical Observatory（叶夫根尼·哈拉泽格鲁吉亚国家天文台）；Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, School of Aerospace, Harbin Institute of Technology, Shenzhen（哈尔滨工业大学深圳航天学院太阳活动与空间天气重点实验室）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天体与空间科学研究所）
通过2.5D电阻磁流体动力学模拟，研究快速磁声波与局域日冕磁零点相互作用时模式转换产生阿尔文波包的过程，并分析其传播特征及对日冕能量传输的意义。
2026-06-04 astro-ph.SR
Smoothing of MHD Shocks in Mode Conversion
模拟了激波在分层等温磁大气中通过阿尔文-声学均分层的过程。Núñez（2019）最近的射线理论计算预测了通过这一层的冲击波的平滑，导致快速和慢速分量都以连续波的形式出现。然而，它被发现，部分模式转换预期从线性理论的斜入射的冲击的磁场是伴随着一个平滑的慢冲击，而快速冲击持续。基于MHD模式转换和激波理论给出了解释。
2019-07-25 astro-ph.SR
Strong Coupling of Alfvén and Fast Modes in Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas
在本文中，我们报告了我们对坡印廷主导的等离子体湍流中Alfvén和快模之间新的强耦合状态的详细分析，在我们以前的工作Takamoto & Lazarian（2016）中报道，这是许多相对论等离子体现象的重要影响，并呼吁建立坡印廷主导的MHD湍流的新理论。对等温等离子体中的相对论MHD湍流进行了数值模拟，分析了快模与Alfvén模能量的比值。我们发现，即使在等温等离子体中，也可以观察到快模随背景$σ$参数的增加而增加的现象，表明这种现象在坡印廷主导等离子体中的trans-Alfvénic湍流中是普遍存在的.为了研究详细的能量转换过程，我们还进行了一系列的模拟衰减湍流注入纯Alfvén，快，慢模式，分别，并研究了从每个模式的模式转换的发展。我们还发现Alfvén模和快模之间的模式转换对背景温度几乎不敏感。最后，我们报告了一个结果的模拟与初始快模式为主的湍流。它发展成一个时间上的强耦合区，这是我们提出的快模和阿尔文模强耦合区存在的有力证据。结果表明，坡印廷主导等离子体中的强湍流与非相对论等离子体中的强湍流有很大的不同。这对坡印廷支配等离子体中粒子加速和非热光子发射的研究具有重要的指导意义。
2017-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Role of Longitudinal Waves in Alfvén-wave-driven Solar Wind
我们重新讨论了纵波在驱动太阳风中的作用。在阿尔文波驱动风的框架下，研究了光球上类$p$模垂直振荡对太阳风性质的影响.我们进行了一系列的一维磁流体动力学数值模拟，从光球到几十个太阳半径以外。我们发现，质量损失率急剧增加的纵波振幅在光球$\sim 4$倍，在传统的理解，声波几乎不影响太阳风的能量。纵向涨落的加入在色球层中引起了色球-横波模式的转换，从而导致日冕中AlfvénicPoynting通量的增强。因此，色球蒸发促进日冕加热，使日冕密度增加，导致质量损失率增加。这项研究清楚地表明了光球层中的长波振荡和色球层中的模式转换在确定类太阳恒星风的基本性质方面的重要性。
2022-03-29 astro-ph.SR physics.space-ph
MHD Mode Conversion around a 2D Magnetic Null Point
当波通过声速和阿尔文速度相等的区域时，发生模式转换。在这一点上有一个共振，这使得一些入射波被转换成不同的模式。我们研究这种现象在附近的一个二维的，冠状零点。当波接近零时，它从低β等离子体传递到高β等离子体，允许转换发生。我们通过从上边界发送一个慢磁声波来数值模拟这一点;当它穿过转换层时，可以清楚地看到一个快波向前传播。结合分析WKB调查的数值模拟，使我们能够确定和跟踪整个域的入射波和转换波。
2009-07-09 astro-ph.SR
Mode conversion and energy flux absorption in the structured solar atmosphere
本研究使用3D理想MHD模拟探究太阳大气横向结构化对模式转换与波能流吸收的影响，发现横向结构化能有效引导Alfvén波能流进入日冕并减少反射，环结构可吸收超三分之一外部驱动波能流，为无衰减环振荡由外部声波驱动提供了证据。
2024-01-04 astro-ph.SR
Influence of the Conversion Layer on the Dispersion Relation of Waves in the Solar Atmosphere
在两个高度的磁光滤波器（MOTH）实验进行的观察表明，向上的行波包的磁性区域的频率低于声学截止。我们证明了所观察到的旅行时间的频率依赖性，即色散关系显示出显着的差异，在磁性和非磁性区域。更重要的是，在阿尔芬速度等于声速的层处和层上方，我们看不到具有较低截止频率的慢声模式的色散关系。我们与理论色散关系的比较并不表明这是向上低频波的慢声波类型。由此我们推测可能发生了从快声波到快磁波的部分模式转换。
2010-01-28 astro-ph.SR
Sensitivity of helioseismic travel-times to the imposition of a Lorentz force limiter in computational helioseismology
阿尔文波速度随着太阳表面高度的快速指数增长，对磁场对太阳振荡影响的物理建模提出了严峻的挑战，因为它为显式数值代码引入了重要的CFL时间步长约束。在计算日震学中，通常需要超过10小时（数百个波周期）的长时间模拟，当洛伦兹力和水动力之间的比值变得太大时，通过人为修改动量方程来限制阿尔文波的速度。然而，最近的研究表明，阿尔文波的速度在MHD模式转换过程中起着至关重要的作用，特别是在确定向上传播的日震快波的反射高度。利用数值模拟的日震波传播在恒定倾斜（相对于垂直）磁场，我们证明了这种人为限制器的实施显着影响时距旅行时间，除非阿尔文波速度上限是舒适地选择超过调查中的水平相速度。
2014-01-21 astro-ph.SR
Force-free wave interaction in magnetar magnetospheres: Computational modeling in axisymmetry
本文通过轴对称无力电动力学模拟研究磁星磁层中阿尔芬波与快磁声波的相互作用，揭示其转换机制、效率及对快速射电暴等观测现象的潜在意义。
2024-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic Mode Conversion in the Solar Corona: Insights from Fresnel-like Models of Waves at Sharp Interfaces
本文修正了Stein 1971中波能通量守恒的错误，并利用尖锐密度界面模型研究MHD波反射、折射及模式转换，发现过渡区磁声波耗散可产生比阿尔文湍流高一个数量级的加热峰值。
2023-08-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Mode conversion of radiatively damped magnetogravity waves in the solar chromosphere
对绝热重力波在太阳大气中传播的模拟表明，在存在高度倾斜的磁场的情况下，模式转换为场导声波或阿尔文波是可能的。本工作旨在扩展以往的绝热研究，探讨辐射阻尼对太阳大气中重力波传播和模式转换的影响。我们模型重力波在VAL-C大气中，受到均匀的，任意取向的磁场，使用牛顿冷却近似辐射阻尼传播。结果表明，在绝热研究中确定的模式转换路径保持阻尼的存在。波能通量对辐射阻尼时间的高度依赖性的形式是高度敏感的。虽然从0.2微米开始的模拟与绝热结果相比导致适度的通量衰减，但在低光球层中预期的短阻尼时间有效地抑制了在光球层底部开始的模拟中的重力波。很难调和我们的结果和观测的传播重力波在光球高度的显着的能量通量，除非它们是在原地产生的，即使这样，为什么他们被观察到传播低至70公里，重力波应该是辐射过阻尼。
2011-07-12 astro-ph.SR
Direct Imaging of Magnetohydrodynamic Wave Mode Conversion Near a 3D Null Point on the Sun
本文利用SDO/AIA观测首次直接成像太阳三维磁零点附近快模式MHD波向慢模式波的转换，并观测到伪冕流中的衰减横向振荡和准周期III型射电暴，证实了理论预测的日冕模式转换现象。
2024-03-29 astro-ph.SR
Three-Dimensional Propagation of Magnetohydrodynamic Waves in Solar Coronal Arcades
我们数值研究的激发和时间演化的振荡在一个二维的冠状拱廊，包括三维传播的扰动。通过求解线性理想磁流体动力学（MHD）方程，在零β近似下研究了脉冲扰动的时间演化。当我们忽略气体压力时，慢模不存在，因此只剩下耦合的MHD快模和Alfven模。两种类型的数值实验进行。首先，分析了系统的快简正模与局域阿尔芬波之间的共振波能量传递。可以看出，由于共振耦合，快波与全球字符转移其能量到Alfvenic振荡本地化周围的一个特定的磁表面内的拱廊，从而产生阻尼的初始快速MHD模式。其次，考虑了局部脉冲激励的时间演化，试图模仿附近的日冕扰动。在这种情况下，产生的快速波前将其能量留在拱廊内的几个磁性表面上。因此，该系统能够以阿尔文振荡的形式捕获能量，即使在没有密度增强的情况下，如日冕环。这些局部振荡随后被相位混合到更小的空间尺度。通过波能转换被系统捕获的波能的量强烈地依赖于在垂直方向上的扰动的波长，但几乎与磁密度标度高度的比率无关。
2010-02-12 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
Nonlinear Alfvén wave dynamics at a 2D magnetic null point: ponderomotive force
背景：在线性β=0的MHD区域中，MHD波在二维零点附近的瞬态特性是众所周知的。波是解耦的，并在磁拓扑的可预测部分积累：快波在零点积累;而阿尔文波不能穿过分离器。然而，在非线性MHD模式转换可以发生在不均匀的阿尔文速度的区域，这表明波的解耦性质可能不会扩展到非线性制度。目的：研究非线性β= 0 MHD中二维磁零点附近低振幅Alfvén波的行为。研究方法：我们数值模拟的低振幅阿尔文波到附近的磁零点使用非线性LARE 2D代码。结果如下：与在线性政权，我们发现，阿尔文波维持同空间的子扰动，表现在横向和纵向的流体速度，由于非线性磁压力梯度（即有质动力）的作用。这些扰动依赖于阿尔文波，并且不与介质相互作用以激发磁声波，尽管横向子体在零点处变得聚焦。此外，在早期阶段会产生一个独立传播的快速磁声波，它将一些初始阿尔文波能量传输到零点。随后，尽管由于阿尔文速度分布（Grad c_A \neq 0）中的梯度而经历色散和相位混合，但没有进一步非线性地产生快波。结论：我们发现，阿尔文波在2D冷零点的行为在很大程度上是在线性政权，但他们维持横向和纵向的干扰-在线性政权的影响缺席-由于非线性磁压梯度。
2013-05-30 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
On Mode Conversion, Reflection and Transmission of Magneto-Acoustic Waves from Above in an Isothermal Stratified Atmosphere
本文利用二维均匀倾斜磁场等温大气中磁声波的精确解计算了从上方入射的慢波和快波的反射、透射和转换（$z=\infty$）。这与太阳大气层中耀斑激发的波是否能穿透阿尔文/声学均分层（我们将其称为冠层）到达光球层并产生足够的能量来制造日震的问题有关。据发现，慢波以上的声学截止频率有效地穿透（传输）声（快）波，如果在一个小的攻击角指向磁场，其余的转换为磁（慢）波，根据广义射线理论。这可能有助于解释使用地震全息术识别的日震震源的紧凑性。入射的慢波也可以有效地传输在倾斜的领域，由于在声学截止频率的降低（斜坡效应）的低频。从无限远入射的具有特定非零水平波数的快（磁）“波”必然是倏逝的，但可以通过隧道效应将能量携带到均分水平。人们发现，这可以有效地转换为声学（快）能量，然后可以作为行波再次到达光球。总的来说，似乎有足够的途径，大量的压缩波能量穿透冠层和影响光球。
2015-11-23 astro-ph.SR
Resonant Absorption as Mode Conversion?
共振吸收和模式转换是太阳磁流体动力学（MHD）中研究最多的两种波“吸收”机制。但它们真的不同吗？我们重新研究了一个著名的简单的共振吸收模型在冷MHD等离子体中，将共振内的倏逝区域。简正模解显示出标准的奇异共振特征。然而，这些相同的简正模可以用来构造一个射线束，该射线束非常清楚地经历了到没有奇点的阿尔文波的模式转换。因此，我们得出结论，谐振吸收和模式转换实际上是同一件事，至少对于这个模型的问题。在给定的情况下，决定这两种描述中哪一种最自然的主要区别特征是转换波是否能提供能量从物理空间的转换/吸收区域的净逃逸。如果它不能，它就被迫在波数空间中逃逸，从而在原位产生任意小的尺度，我们认为这是共振吸收和相位混合的基础。另一方面，如果转换波以净能量方式传播，则不会产生奇异性，尽管随着波的后退，相位混合仍然会随着距离而发展。
2010-07-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Conversion and Damping of Nonaxisymmetric Internal Gravity Waves in Magnetized Stellar Cores
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Northwestern University（西北大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
研究探讨了恒星核心中非轴对称内重力波在磁场作用下的转换与阻尼机制，发现磁场可将内重力波转化为慢磁声波并引发阿尔芬波混合模式，导致能量损耗。
2026-03-30 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Conservation of Total Wave Action in the Expanding Solar Wind
半个多世纪以来，运动等离子体中的波作用守恒定律一直为人们所熟知。然而，当多种波模传播并共存于退化条件附近时（声速等于阿尔文速度，即等离子体$β\sim 1$），波作用不守恒。在这里，我们表明，违反守恒是由于波模转换，和总波作用的相互作用模式的总和仍然是保守的。虽然结果是一般性的，我们专注于MHD波，并确定了三个不同的模式转换机制，即简并，线性模式转换和共振，并提供了一个直观的物理图像的模式转换过程。本文用一维磁流体力学模拟方法，结合膨胀箱模型，模拟了膨胀太阳风中单色磁流体力学波的非线性演化。模拟结果验证了理论，因此，总波作用仍然是一个有趣的诊断研究波和湍流的太阳风。
2022-06-03 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Resonant absorption in expanding coronal magnetic flux tubes with uniform density
目的。本文研究了膨胀磁通管中的扭结驻波模与方位角阿尔芬波之间的能量转移。我们考虑的过程中的共振吸收的循环与非均匀的阿尔芬频率分布，但在没有径向密度梯度。方法.使用MHD代码，Lare3d，我们模拟振荡的磁通量管，径向扩展的高度。一个最初的直环结构与磁场增强放松到一个力自由状态之前，一个常设扭结模式被引入。结果我们证明了谐振场线的存在所需的Alfven频率的横向梯度可以与高场强通量管从集中通量补丁的扩展。这允许波模式之间的能量转换，即使在没有密度分布通常假定在波加热模型。与直通量管中的驻波模一样，小尺度由环顶点处的涡度和足点处的流支配。方位波表现出膨胀通量管的结构，因此与靠近通量管的脚点的较小长度尺度相关联。结论.共振吸收可以在整个日冕中进行，即使没有密集的环结构。通量管和MHD波考虑是很难观察到的，我们的模型突出了如何估计隐藏在太阳大气中的波功率可能是有问题的。我们强调，对于固定模式，场线的全局属性是重要的共振吸收和日冕条件在一个单一的高度将不能完全确定MHD共振的性质。我们提供了一个新的模型，部分回应的批评，波加热模型不能自洽地产生或维持的密度分布，他们通常依赖。
2019-09-24 astro-ph.SR
Conversion of Internal Gravity Waves into Magnetic Waves
天文地震学通过研究恒星表面的振荡模式来探测恒星内部。虽然类太阳振荡器的脉动光谱已经被很好地理解，但开普勒观测到的红巨星中有相当一部分表现出异常低振幅的偶极振荡模式。Fuller等人（2015年）认为，这种效应是由将偶极内部重力波（IGW）散射成更高的多极IGW或磁波的强核心磁场产生的。在本文中，我们研究了IGWs与磁场的相互作用来验证这一机制。我们考虑两个背景恒星结构：一个具有均匀的磁场，另一个具有水平和垂直变化的磁场。我们推导出波传播问题的解析解，并通过数值模拟进行验证。在这两种情况下，我们发现从IGWs到磁波的IGWs传播到一个超过临界磁场强度的区域时，完美的转换。向下传播的IGW不能反射到向上传播的IGW中，因为它们的垂直波数从不接近零。相反，它们被转换成向上传播的慢（Alfvenic）波，我们表明它们可能会消散，因为它们传播回弱磁化区域。因此，强的内部磁场可以在红巨星中产生偶极模抑制，而重力模将可能完全不存在于充分磁化的恒星的脉动谱中。
2016-12-26 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Numerical simulations of wave propagation in the solar chromosphere
我们提出了一个现实的，非稳态模型的太阳大气中的波传播的二维模拟。该模型显示了一个颗粒速度场和磁通量浓度的颗粒间通道类似于观察到的速度和太阳上的磁结构，并考虑到辐射转移。我们提出了三种情况下的磁声波传播通过模型大气，在那里我们专注于不同的磁声波在类似的声音和Alfvén速度的层，我们称之为均分层的相互作用。在该层处，声和磁模式可以根据波矢量和磁场矢量之间的角度来交换能量。我们的结果表明，在均分层以上，在所有三种情况下，快磁模折射回太阳大气。因此，磁波在色球层中表现出倏逝行为。在低等离子体- $β$状态下沿磁场传播的声模可以是低- $β$状态内或外的声源的直接结果，或者它可以由磁模的转换产生，当波穿过一系列均分层时可能由几个这样的转换产生。
2010-09-28 astro-ph.SR
Wave Conversion, Decay and Heating in a Partially Ionized Two-Fluid Magneto-Atmosphere
本文利用双流体射线理论研究了部分电离磁化等离子体中快慢波的转换与衰减，发现有限碰撞频率会降低同类模式透射、增强异类模式转换，并在模式转换区产生局部加热，对理解太阳色球层加热具有重要意义。
2023-03-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Mode conversion of two-fluid shocks in a partially-ionised, isothermal, stratified atmosphere
低层太阳大气的等离子体主要由中性粒子组成，而高层太阳大气主要是电离粒子和电子。因此，在太阳大气中向上传播的激波会经历一个过渡，在这个过渡中，主要的流体要么是中性的，要么是电离的。向上传播的激波也会经过声速和阿尔文速度相等的点。在这一点上，声冲击的能量可以分为快速和慢速分量。能量在两种模式之间如何分配取决于磁场的角度。本文研究了重力层结大气中中性和电离物质的分离。两种流体的影响的结构上的冲击后模式转换和摩擦加热的作用被量化为不同水平的碰撞耦合。采用（P \underline{I} P）程序对等温、部分电离大气中激波变陡过程进行了双流体数值模拟。碰撞系数的变化，以调查的制度，其中等离子体和中性物种的弱，强和强耦合。由中性和电离物质承载的压缩波的传播速度不同，因此当等离子体试图比中性物质传播得更快时，在两种物质之间产生速度漂移。这对于快速模式冲击是最极端的。我们发现，碰撞系数急剧改变系统中存在的功能，特别是模式转换的高度，类型的冲击存在，和有限的冲击宽度所产生的双流体效应。在有限耦合区，快模激波宽度可以超过压力标度高度，导致在太阳低层大气中可以观测到新的双流体效应。
2020-04-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Evidence of energy conversion in weakly collisional plasma during an interplanetary coronal mass ejection
National Institute for Astrophysics, Institute for Space Astrophysics and Planetology（国家天体物理研究所，空间天体物理学与行星级学研究所）；Department of Physics, University of Mumbai（孟买大学物理系）；Istituto per la Scienza e Tecnologia dei Plasmi, Consiglio Nazionale delle Ricerche (ISTP-CNR)（等离子体科学与技术研究所，意大利国家研究委员会）；Center of Excellence in Space Sciences India, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度空间科学卓越中心，印度科学教育与研究学院加尔各答分校）；Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR), The University of Alabama in Huntsville（空间等离子体与大气学研究中心，阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；Indian Institute of Geomagnetism (IIG)（印度地磁研究所）
该研究通过分析ICME中的波动特性，揭示了弱碰撞等离子体中能量转换的机制，发现左旋和右旋波动分别对应于阿尔芬离子旋磁波和快速磁音速/嘶嘶波。
2026-01-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Linear and nonlinear MHD mode coupling of the fast magnetoacoustic wave about a 3D magnetic null point
背景：在二维模型中，日冕磁零点被认为是局部加热事件的可能位置。我们调查这种可能性完全三维零点。目的：我们调查的性质的快速磁声波关于一个完整的三维磁零点，在其传播的具体利益，我们寻找证据的MHD模式耦合和/或转换到Alfvén模式。研究方法：构造了一个特殊的场线和磁通基坐标系，允许在适当和不适当的三维零点附近引入纯快磁声波。本文考虑了理想β = 0的MHD方程，用LARE 3D数值程序求解。利用特殊的坐标系分离和识别了合成波的各组成模式。数值结果得到了支持的分析工作来自微扰理论和线性实施的WKB方法。结果如下：一个最初的纯快波被发现是永久解耦的Alfvén模式的线性和非线性的适当和不适当的三维零点。纯快模式还产生并维持沿平衡磁场排列的非线性扰动。由此产生的纯快速磁声脉冲具有瞬态行为，这被发现是由（平衡）阿尔文速度分布，和折射效应集中所有的波能量向零点。结论：因此，以前2D工作的主要结果确实可以延续到完全3D磁零点，
2012-08-29 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Reflection of fast magnetosonic waves near magnetic reconnection region
日冕中的磁重联被认为对多个相互作用的等离子体团的形成是不稳定的，先前的研究表明等离子体团动力学可以触发不同模式的MHD波从重联点向外传播。然而，在日冕重联点附近的等离子体参数和磁场强度的变化可能会导致波的反射和模式转换。本文研究了快磁声波在重联点附近的反射和折射。在一个合理的假设下，解析指定的阿尔文速度分布，我们推导和解析求解全波方程的非均匀背景等离子体中的快模波的传播没有求助于小波长近似。我们表明，波进行反射附近的重联电流片由于阿尔文速度梯度和反射有效地依赖于等离子体- $β$参数以及波的频率。特别是，我们发现，波更有效地反射附近的重联网站在一个低的$β$等离子体，这是典型的太阳日冕条件。此外，对于低频波，反射较大，而高频波从重联区域向外传播，几乎没有反射。我们讨论了有效波反射附近的磁重联网站在强磁化日冕等离子体粒子加速的影响，这也可能对第一电离势（FIP）分馏的有质动力，这些波在色球。
2018-03-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast Magnetic Reconnection: "Ideal" Tearing and the Hall Effect
磁重联的主要问题之一是具有开/关特性的触发行为的起源，一旦它被激活，在天体物理和实验室等离子体中爆炸事件的核心，快速磁能转换为动能和热能。在过去的十年里，通过等离子体团不稳定性和所谓的“理想”撕裂，在启动快速重联方面取得了进展，这种撕裂使曾经的电流片薄到临界的反纵横比$(a/L)_c$：如Pucci和Velli（2014）所示，在$(a/L)_c \sim S^{-1/3}$，不稳定性发展的时间尺度变为阿尔文时间的量级，并且与伦德奎斯特数无关（这里根据当前纸张长度$L$来定义）。然而，考虑到自然等离子体中$S$的大值，这种转变可能发生在与离子惯性长度$d_i$相当的内部电阻奇异层的厚度上。当这种情况发生时，霍尔电流产生磁场的三维四极结构，并且由霍尔效应引入的色散波加速了不稳定性。在这里，我们提出了一个线性的研究，显示如何“理想”撕裂模式的临界纵横比被修改时，霍尔效应被考虑在内，包括更一般的缩放法的增长率方面的片反纵横比：临界反纵横比被修改为$a/L \simeq (di/L)^ {0.29} (1/S)^{0.19}$，在这一点上的不稳定增长率成为Alfvénic和不依赖于任何（小）参数$d_i/L, 1/S$。我们讨论了最近开发的磁重联相图的广义触发纵横比的影响。
2017-04-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Parker Solar Probe Observations of Compound Reconnection Exhaust Boundaries and Mirror-Mode Structures in the Near-Sun Heliospheric Current Sheet
Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Department of Physics and Astronomy, Dartmouth College（达特茅斯学院物理与天文学系）；Department of Climate and Space Sciences and Engineering, University of Michigan（密歇根大学气候与空间科学与工程系）；Earth, Planetary and Space Sciences, and Institute of Geophysics and Space Physics, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学及地球物理与空间物理研究所）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）
帕克太阳探测器观测到日球电流片中复合重联喷嘴边界和镜模结构，揭示了重联喷嘴边界的结构及其在近日等离子体中的能量转换作用。
2026-04-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetic signatures on mixed-mode frequencies. I. An axisymmetric fossil field inside the core of red giants
在演化的类太阳恒星的核心和外壳之间发现的适度差异旋转可能是辐射内部捕获的强大磁场的标志。中等质量红巨星的人口呈现出令人惊讶的低振幅的混合模式，也可能是由于内部磁场的影响。事实上，已知质量大于1.1 M的恒星在其主序期间会发展出对流核心，在恒星演化的剩余时间里，对流核心会松弛成被困在恒星核心内的强大化石磁场。混合模的观测可以构成对演化的类太阳恒星最深层的一个很好的探测。因此，混合模式上的磁扰动在星震数据中可能是可见的。为了解开哪些约束可以从观测中获得，我们从理论上研究了一个合理的混合轴对称磁场与各种振幅的混合模式的演化类太阳恒星的频率的影响。计算了偶极和四极混合模的一阶频率扰动。这些计算是针对一系列恒星的年龄、质量和金属丰度进行的。我们发现，典型的化石场强度为0.1-1 MG，与主序列期间对流核心中存在发电机一致，在红巨星分支期间引起混合模式频率多重峰的显着不对称。我们表明，这些签名可能是检测到的asteroseismic数据场振幅足够小的振幅的模式不受重力转换成阿尔芬波内磁化内部。最后，我们推断出一个上限的场的强度，其行动的时间尺度的相关下限，重新分配恒星内部的角动量。
2021-02-01 astro-ph.SR
