Magnetohydrodynamic Waves in a Partially Ionized Filament Thread
振荡和传播波在细丝的高分辨率观测中很常见，即，太阳灯丝/双折射的精细结构。由于日珥等离子体的温度通常在10^4 K的量级，因此日珥等离子体只被部分电离。在本文中，我们研究的中性粒子对波的传播在一个丝状线程模拟为一个部分电离的均匀磁通量管嵌入在一个均匀的和完全电离的日冕等离子体。电阻磁流体动力学基本方程中考虑了欧姆和双极磁扩散。我们数值计算扭结，慢，阿尔芬线性MHD模式的本征频率，并在某些情况下获得解析近似。我们发现，传播模式的存在受到纵向波数的临界值的存在。特别是，扭结波和阿尔芬波的下限和上限频率截止分别归因于平行于和垂直于磁场线的磁扩散。慢模只有一个较低的截止频率，这是由垂直磁扩散引起的，并受电离度的影响很大。此外，离子中性碰撞是最有效的阻尼机制短波长，而欧姆扩散占主导地位的长波长制度。
2009-05-06 astro-ph.SR
Multi-fluid approach to high-frequency waves in plasmas: I. Small-amplitude regime in fully ionized medium
理想磁流体力学提供了一个精确的描述低频阿尔文波在完全电离的等离子体。然而，在太阳大气中的许多等离子体中的更高频率的波不能正确地描述理想的MHD和更精确的模型是必需的。在这里，我们研究了由几个电离物种组成的等离子体中的小振幅不可压缩扰动在低频和高频范围内的性质。我们使用多流体的方法，并考虑到离子之间的碰撞和霍尔的感应方程中包含的长期的影响。通过分析相应的色散关系和数值模拟，我们检查，在高频率下，不同种类的离子是不强耦合的低频限制。因此，它们不能被视为单一流体。此外，不同电离物质之间的弹性碰撞对于高频波是不可忽略的，因为获得了可观的阻尼。此外，离子之间的库仑碰撞消除了回旋共振和不考虑碰撞时存在的严格截止区域。这些结果的影响，在太阳等离子体中的高频波的建模进行了讨论。
2016-09-20 astro-ph.SR
Kelvin-Helmholtz instability in partially ionized compressible plasmas
开尔文-亥姆霍兹不稳定性（Kelvin-Helmholtz Instability，KHI）是在太阳大气中观测到的。离子-中性碰撞可能对太阳部分电离等离子体中KHI的生长速率和演化起相关作用，例如，太阳辐射在这里，我们调查的线性相位的KHI在两个部分电离的磁化等离子体之间的界面处的剪切流的存在下。分析中考虑了离子中性碰撞和可压缩性的影响。我们得到的线性模式的色散关系，并进行参数研究的不稳定的解决方案。我们发现，在不可压缩的情况下，KHI是目前的任何速度剪切的碰撞频率的值无关。在可压缩情况下，不稳定区域强烈地依赖于等离子体参数，特别是碰撞频率和密度衬度。对于高碰撞频率和低密度对比度的KHI是本超Alfvenic速度剪切。对于高密度对比，阈值速度剪切可以降低到亚阿尔文值。对于特定的情况下，湍流羽流的双折射，我们得出结论，亚Alfvenic流速可以触发KHI由于离子中性耦合。
2012-02-20 astro-ph.SR
Modeling of continuous absorption of electromagnetic radiation in dense partially ionized plasmas
本文提出了一种描述稠密部分电离氢等离子体中电磁辐射连续吸收的新模型。结果表明，所得结果给出了计算光谱吸收系数的可能性，这些系数表征了部分电离氢等离子体中具有电子密度$N_{e} \sim 10^{19}cm^{-3}$和温度$T \approx 2\cdot 10^{4}K$的相关吸收过程。所用程序的关键参数是凭经验确定的。该计算方法适用于波长区域$300nm < λ< 500nm$。所提出的结果可以感兴趣的致密的实验室等离子体，以及不同的恒星大气层的部分电离层。
2012-08-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Kolmogorov Dissipation scales in Weakly Ionized Plasmas
在弱电离等离子体中，磁场的演化由包括霍尔效应和双极扩散项的“广义欧姆定律“描述。这些术语引入了额外的空间和时间尺度，这些尺度在磁流体动力学湍流的级联和耗散机制中起着决定性的作用。我们确定的粘性，电阻和双极耗散机制的Kolmogorov耗散尺度。等离子体，取决于它的属性和能量注入率，可以优先选择这些耗散尺度之一。从而确定磁场的假定自相似谱分布的最短空间尺度。以太阳大气部分电离层为例说明了计算结果。因此，太阳磁场的所谓自相似光谱分布的最短空间尺度是由粘性、Spizer电阻率（电子-离子碰撞）、电子-中性碰撞的电阻率和双极扩散率所给出的四个耗散尺度中的任何一个决定的。结果表明，当能量注入率较大时，双极扩散占主导地位。在部分电离的太阳大气中，磁螺旋度的鲁棒性将促进自组织涡旋结构的形成。
2009-03-23 astro-ph.SR
Onset of the Kelvin-Helmholtz instability in partially ionized magnetic flux tubes
上下文最近对太阳辐射的观测表明，存在可能由开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）引起的湍流。然而，所观察到的流速低于经典阈值的发病KHI在完全电离等离子体。目的。我们调查的影响，部分电离的发病KHI在密集和冷却的圆柱形磁通量管包围的一个更热，更轻的环境。方法.本文用部分电离双流体等离子体的线性化控制方程描述了纵向质量流磁管上叠加的小振幅扰动的行为。通过简正模分析得到了线性不可压缩波的频散关系。我们专注于外观的不稳定的解决方案，并研究其增长率对各种物理参数的依赖性。给出了慢流和强离子-中性耦合条件下KHI线性增长率的解析近似。给出了日珥螺纹的一个应用。结果等离子体中中性成分的存在可能有助于KHI的发生，即使是亚阿尔夫文纵向剪切流。离子与中性粒子的碰撞降低了不稳定扰动的增长率，但不能完全抑制不稳定性。结论.在亚阿尔夫文流速的太阳能热释电中的湍流可以解释为部分电离等离子体中KHI的结果。
2015-04-21 astro-ph.SR
Alfven wave heating in partially ionized thin threads of solar prominences
有观测证据表明，在太阳磁场线中存在频率范围很宽的小振幅横向磁流体动力学（MHD）波。据信，这些波在光球层被驱动，并沿着磁场线传播，直到悬浮在日冕中的双折射。部分电离日珥等离子体中MHD波能量的耗散是一种加热机制，其相关性需要探索。在这里，我们考虑一个简单的一维模型的非均匀细线程和调查加热与阿尔芬波耗散。该模型假设一个特设的密度分布和均匀的压力，而温度和电离度的自洽计算考虑LTE或非LTE近似的氢电离。阿尔芬波的宽带驱动器被放置在磁场线的一端，代表光球激发。在单流体近似下，通过求解部分电离等离子体的线性化MHD方程，得到了沿螺旋线的Alfvenic扰动，发现螺旋线部分电离部分的波加热足以补偿辐射冷却引起的能量损失。在LTE近似下，由于核心日珥温度的电离度低于非LTE近似下的电离度，因此加热量更大。这在LTE情况下由于双极扩散而导致更大水平的耗散。相反，在模型的热日冕部分，等离子体完全电离，波加热可以忽略不计。这个简单的模型的结果表明，MHD波加热可以是相关的能量平衡的连续性。需要在更精细的模型基础上进行进一步研究。
2021-03-30 astro-ph.SR
Resonant Alfven waves in partially ionized plasmas of the solar atmosphere
上下文磁流体动力学（MHD）波在太阳大气中普遍存在。在磁波导中，由于等离子体的不均匀性，共振吸收自然地将波能量从大尺度运动传递到小尺度运动。在太阳大气中较冷的部分，例如，色球层，由于部分电离的影响可能与波动动力学和加热有关。目标。研究了部分电离等离子体中的共振阿尔芬波。方法.我们在冷等离子体近似中使用多流体方程。本文研究了部分电离磁通管中共振磁流体动力学波的传播。我们使用近似分析理论的基础上正常模式的薄管和薄边界近似数值特征值计算。结果我们发现，波扰动跨越共振层的跳跃是相同的完全电离等离子体。由于共振吸收的阻尼长度与频率成反比，而由于离子-中性碰撞的阻尼长度与频率的平方成反比。对于太阳大气中观察到的频率，共振吸收比离子-中性碰撞更有效地衰减MHD扭结波的振幅。结论.色球扭折波携带的大部分能量被转换成局部方位角阿尔芬波，可以在日冕介质中沉积能量。色球层中由于离子与中性粒子碰撞而引起的波能耗散只对高频波有效。色球层对周期小于10 s的扭折波起着过滤器的作用。
2011-11-17 astro-ph.SR
Resonantly Damped Kink Magnetohydrodynamic Waves in a Partially Ionized Filament Thread
太阳暗条和日珥线的横向振荡经常被报道。这些振荡具有周期短（2 - 10分钟）和在几个周期后被阻尼的共同特征。扭结磁流体动力学（MHD）波模式已被提出负责所观察到的振荡，而在阿尔芬连续共振吸收和离子中性碰撞是最好的候选人是阻尼机制。在这里，我们研究的时间阻尼的扭结MHD波在一个圆柱形的，部分电离的丝状线程嵌入在日冕环境中的解析和数值。线模型是由一个直的和薄的，均匀的丝状等离子体，与横向不均匀的过渡层的等离子体的物理性质不断变化，从灯丝到日冕的条件。磁场均匀且平行于螺纹轴。我们发现，扭结模式是有效地阻尼共振吸收的灯丝振荡的典型波长，阻尼时间与观察兼容。部分电离不影响共振吸收过程，灯丝等离子体电离度只对比观测到的波长短得多的波长的阻尼很重要。据我们所知，这是第一次研究部分电离等离子体中的共振吸收现象。
2009-09-19 astro-ph.SR
Dynamics of coronal rain and descending plasma blobs in solar prominences: II. partially ionized case
日冕雨团和日珥结是色球层到过渡区温度的密集凝聚，这些温度在更热的日冕中下降。它们的典型速度范围分别为30- 150 km~s $^{-1}$和10- 30 km~s $^{-1}$的数量级，即，它们比自由降落速度小得多。这些冷团块包含电离和中性物质的混合物，它们必须动态耦合才能像观察到的那样落在一起。我们调查这种耦合的流体动力学模拟，其中耦合产生的离子和中性粒子之间的摩擦。这里提出的数值模拟是\citet{oliver2014}的部分电离的情况下的扩展。我们发现，尽管在团簇中心两种粒子的相对漂移速度小于1 m s $^{-1}$，但它足以产生强耦合带电粒子和中性粒子所需的力.对于完全电离的等离子体，电离度对我们以前工作的主要结果没有明显的影响：凝结有一个初始加速阶段，随后是一个大致恒定速度的时期，此外，最大下降速度明显与初始团块与环境密度的比值相关。
2015-10-28 astro-ph.SR
Heating of the partially ionized solar chromosphere by waves in magnetic structures
在本文中，我们展示了一个“概念证明”的太阳色球加热机制，由于波耗散所造成的部分电离的影响。通过求解单流体准MHD方程组，数值模拟了嵌入太阳大气中的磁通量管中的非线性波传播，该方程组考虑了广义欧姆定律中的双极项。结果表明，由于双极扩散，磁波引起的扰动可以有效地消散。通过这种机制输入的能量是连续的，并且比静态电流的耗散更有效，最终导致磁结构中色球温度的增加。
2016-02-10 astro-ph.SR
Rayleigh-Taylor instability in partially ionized compressible plasmas: one fluid approach
研究了在单流体描述下部分电离等离子体中瑞利-泰勒不稳定性（RTI）线性发生和增长率的经典判据的修正，考虑了广义感应方程.的控制线性方程和适当的边界条件，包括引力项，推导和适用于RTI的情况下，在一个单一的界面之间的两个部分电离等离子体。边界条件导致一个方程的频率，其中一些有积极的复杂的部分，标志着RTI的外观。我们先单独研究双极项，然后将结果推广到完整的感应方程。我们发现，由于中性物种的存在，该配置总是不稳定的。在经典的稳定性制度的增长率是小的，因为碰撞防止中性流体充分发展RTI。对于经典不稳定区的参数，增长率降低，但对于日珥碰撞频率和扩散系数的理论值，与可压缩MHD情况的差异很小。我们得出结论，PI修改的线性RTI不稳定性的某些方面，因为它考虑到中性不觉得稳定的磁场的效果。对于一组参数代表太阳能辐射，我们的模型给出了所得到的时间尺度与观察到的RTI羽流的寿命。
2014-01-21 astro-ph.SR
Rayleigh-Taylor instability in partially ionized prominence plasma
本文采用单流体MHD方法，结合广义欧姆定律，对日冕-日珥边界的瑞利-泰勒不稳定性进行了2.5维数值模拟。初始配置包括均匀磁场，其与等离子体扰动的方向形成角度。对于每个磁场倾角，我们比较两个模拟，一个是纯MHD的情况下，和一个包括双极扩散的欧姆定律，否则相同。我们发现含有中性原子的组态总是不稳定的。在非线性状态下，小尺度模的增长率大于纯MHD情况下的增长率。
2013-10-28 astro-ph.SR
Magnetohydrodynamic waves in solar partially ionized plasmas: two-fluid approach
我们推导了双流体部分电离等离子体中磁流体力学波的动力学，并与单流体描述下的结果进行了比较。双流体磁流体动力学方程，其中离子-电子等离子体和中性粒子被认为是单独的流体。在最简单的均匀介质情况下，导出了线性磁流体力学波的色散关系。得到了不同背景等离子体参数下波的频率和阻尼率。我们发现，两个和单流体的描述给出了类似的结果，低频波。然而，当波频率变得与离子-中性碰撞频率相当或更高时，两流体方法中的MHD波的动力学显著改变。阿尔文和快磁声波在波谱中的特定频率（例如，对于50%的中性氢，峰值频率等于2.5离子-中性碰撞频率）处获得它们的最大阻尼率。对于较高频率的波，阻尼率降低。在与中性氢流体相连的高频分支中出现了新的慢磁声波模式。单流体方法完美地处理部分电离等离子体中的缓慢过程，但对于小于离子-中性碰撞时间的时间尺度失败。因此，双流体近似应该用于描述相对快速的过程。单流体描述的一些结果，如离子-中性粒子碰撞对太阳色球层中高频阿尔芬波的阻尼，在今后的研究中应加以修正。
2011-01-20 astro-ph.SR
Beyond MHD: modeling and observation of partially ionized solar plasma processes
太阳的磁化光球层和色球层中的温度和密度条件导致了非常小程度的原子电离。此外，在特定高度，磁场可能足够强，对于某些物质，产生大于碰撞频率的回旋频率，而对于其他物质，可能发生相反的情况。这些情况影响粒子的集体行为，并且磁流体动力学的某些假设可能被放宽，从而引起非理想的MHD效应。在本文中，我们讨论了我们最近的发展，在模拟非理想等离子体效应来自大量的中性粒子在太阳光球和色球层的存在，以及这些效应的观测结果。
2015-04-07 astro-ph.SR
Thermal instability in ionized plasma
我们研究了电离等离子体中的磁热不稳定性，包括欧姆、双极和霍尔扩散效应。单流体近似下的磁场不允许横向热凝聚，然而，非理想效应大大削弱了磁场在热不稳定等离子体中的稳定作用。因此，在扩散机制的存在下，热凝聚模式的增强的生长速率加快了结构形成的速率。
2009-11-16 astro-ph.CO astro-ph.SR
Multi-fluid Approach to High-frequency Waves in Plasmas. II. Small-amplitude Regime in Partially Ionized Media
等离子体中中性粒子的存在对磁流体力学波的性质有很大的影响。例如，离子和中性粒子之间通过动量转移碰撞的相互作用导致阿尔文波的阻尼，并改变其振荡频率和相速度。当碰撞频率大于波的频率时，单流体磁流体动力学近似可以准确地描述部分电离的影响，因为各种物质之间存在强耦合。然而，在更高的频率，单流体模型是不适用的，需要更复杂的方法。在这里，我们使用一个五流体模型与三个电离和两个中性组件，它考虑到霍尔的电流和欧姆的扩散，除了摩擦由于不同物种之间的碰撞。我们将我们的模型应用于由氢和氦组成的等离子体，并允许电离度是任意的。通过对相应色散关系的分析和数值模拟，研究了小振幅扰动的性质。讨论了动量转移碰撞对离子-回旋共振的影响，比较了磁阻、离子-中性和离子-离子碰撞在不同频率范围内对波阻尼的重要性。应用到太阳大气的部分电离等离子体。
2017-03-15 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
Models of magnetized neutron star atmospheres: thin atmospheres and partially ionized hydrogen atmospheres with vacuum polarization
观测到的一些孤立磁化中子星的X射线谱显示出吸收特征，有时被解释为离子回旋线。为了验证这一假设和评估中子星的参数，我们开发了一个计算机程序，用于在宽磁场（10^{12} - 10^{15} G）和有效温度（3 \times 10^5 - 10^7 K）范围内模拟磁化中子星的大气。利用这个程序，我们研究了用不同的大气模型解释孤立中子星的软X射线谱的可能性。假设大气层是由完全电离的电子-离子等离子体或部分电离的氢组成。考虑了真空谐振和部分模式转换。磁场相对于恒星表面的任何倾斜都是允许的。我们利用强磁场中完全或部分电离等离子体的现代不透明度，求解等离子体中正常电磁模式的耦合辐射转移方程。计算了各种大气模型的出射辐射谱：完全电离的半无限大大气、薄大气、部分电离的氢大气、新的“三明治”大气（氦层上有氢层的薄大气）。讨论了这些结果应用的可能性。特别是，使用“三明治”模型的出射光谱构造。薄的部分电离的氢气氛与真空极化被证明能够改善附近的孤立的中子星RBS 1223（RX J1308.8+2127）的观测光谱的拟合。
2009-05-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
MHD waves in the partially ionized plasma: from single to multi-fluid approach
本章系统梳理太阳部分电离等离子体中的 MHD 波，比较单流体与多流体方程框架，并阐明扩散、Hall 效应、碰撞及引力分层对波传播、耗散和模式转换的作用。
2024-09-17 astro-ph.SR
Evidence for Plasmoid-mediated Magnetic Reconnection during a Small-scale Flare in the Partially Ionized Low Solar Atmosphere
本文利用GST和SDO观测及2.5D MHD模拟，在部分电离低太阳大气中发现小尺度耀斑中由约150 km等离子体团介导的磁重联证据，为不同尺度太阳耀斑提出统一重联模型。
2024-04-29 astro-ph.SR
Phase mixing of propagating Alfv{é}n waves in a single-fluid partially ionized solar plasma
本研究针对太阳大气加热问题，采用单流体近似研究部分电离等离子体中Alfvén波的相位混合阻尼，发现部分电离下阻尼长度更短，特定电离度范围的波可提供足够加热平衡宁静太阳色球辐射损失。
2023-11-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Surface Waves in the paritally ionized solar plasma slab
研究了部分电离、不可压缩磁化等离子体板中表面波的性质。非理想磁流体效应使介质中的磁场产生有限漂移。当忽略磁场的有限漂移时，波在部分电离等离子体流体中的传播特性类似于理想MHD，只是现在的传播特性取决于介质的部分电离。在霍尔扩散的存在下，香肠和扭结表面波的传播依赖于介质的分数电离水平。当霍尔和彼得森扩散都存在于介质中时，波经历阻尼。对于典型的太阳参数，波可以在几分钟内衰减。
2013-09-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Tearing modes in partially ionized plasmas
在许多天体物理环境中，等离子体只是部分电离，因此带电粒子和中性粒子的相互作用可能会改变重联的触发及其随后的动力学演化。本文导出了部分电离等离子体与中性粒子弱耦合和强耦合情况下的撕裂模最大增长率。此外，临界缩放电流片纵横比的伦德奎斯特数和离子中性碰撞频率。在去耦制度的标准撕裂模式恢复与离子中性碰撞频率的一个小的修正，在中间制度与中性粒子的碰撞被证明是稳定电流片，导致更大的临界纵横比理想撕裂发生。尽管如此，隐藏在伦德奎斯特数定义中的额外的电子中性碰撞，可以将临界纵横比缩小到完全电离的情况下。在耦合机制下，生长速率取决于离子和中性粒子之间的密度比，通过这两个物种之间的碰撞频率。这些提供了临界纵横比，撕裂模式不稳定性从缓慢过渡到理想，这取决于中性离子密度比。
2020-06-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Wave coupling in partially ionized plasmas with shear flows I. Fast-to-Alfvén transformation
本文理论研究了部分电离太阳等离子体中剪切流与MHD波的耦合，通过非模方法分析快磁声波向阿尔文波的转化，发现双极扩散显著影响能量交换效率并引入新耦合机制，并应用于太阳暗条细丝。
2025-08-06 astro-ph.SR
Equation of state for partially ionized carbon and oxygen mixtures at high temperatures
在等离子体化学图像的框架下，用自由能最小化方法计算了部分电离的碳、氧和碳氧混合物在3 \times 10^5 K <~ T <~ 3 \times 10^6 K范围内的物态方程.自由能模型是我们以前为纯碳开发的模型的改进扩展（Phys. Rev. E，72，046402; arXiv：physics/0510006）。结合物种的内部配分函数的计算通过在考虑压力电离的等离子体环境中的每个电离阶段的自洽处理。长程库仑离子之间的相互作用和筛选的离子由自由电子包括使用我们以前发表的分析模型，最近改进，特别是对于混合物的情况下。我们还提出了一个简单而准确的方法计算的部分电离的二元混合物的状态方程的基础上详细的电离平衡计算纯物质。
2011-11-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Modeling of the Continuous Absorption of Electromagnetic Radiation in Dense Hydrogen Plasma
本文研究了在$300 \textrm{nm} < λ< 500 \textrm{nm}$波长范围内，电子密度约为$5\cdot10^{18}$ cm $^{-3}$-$1.5\cdot10^{19}$ cm $^{-3}$，温度约为$1.6 \cdot10^{4}$ K - $2.5 \cdot 10^{4}$ K的稠密部分电离氢等离子体中电磁辐射连续吸收的一种新的模拟方法。所得结果可应用于不同恒星大气的部分电离层等离子体。
2011-12-28 astro-ph.SR
Higher-order nonlinear electron-acoustic solitary excitations in partially degenerate quantum electron-ion plasmas
在量子流体力学（QHD）模型框架下，利用多尺度技术研究了部分简并量子等离子体中缀饰孤波激发的传播。利用Kodama-Taniuti重整化技术求解了发展方程和线性非齐次微分方程。结果表明，孤波激发的类型（亮或暗）由两个临界等离子体参数值定义。
2011-09-08 astro-ph.SR
On the Alfven wave cut-off in partly ionized collisional plasmas
本文讨论了多组分部分电离等离子体中等离子体与中性粒子碰撞引起的阿尔芬波的截止。采用全多分量理论，并与经典磁流体力学理论进行比较。它表明，在部分电离等离子体的截止原则上可能仍然是相同的经典磁流体动力学工作中预测的，虽然多分量理论也产生一些本质的差异。由于电场，离子运动本质上是二维的，这导致中性粒子的额外受迫振荡。在多分量理论中，出现了一个新的小参数，即离子惯性长度。这个新的小参数在磁流体动力学描述中是缺失的，并且事实证明，对于某些参数，它可能大于离子与中性粒子密度比，这是磁流体动力学描述中唯一的小参数。由于这一点，阿尔芬波的行为可以成为非常不同的经典磁流体动力学的结果相比。结果还表明，在含有非磁化离子的等离子体中，不能激发Alfv}n波。这当然适用于太阳光球层，在那里离子碰撞频率可能远高于离子回旋频率。
2014-01-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Linear damping of magneto-acoustic waves in two-fluid partially ionized plasmas
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）
本文用线性化双流体模型研究部分电离等离子体中磁声波的碰撞阻尼，分析波数与阻尼率对电离度、耦合强度及传播角的依赖，并给出弱强耦合下的解析近似，适用于天体与实验室等离子体。
2025-10-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Tearing-mediated reconnection in magnetohydrodynamic poorly ionized plasmas. I. Onset and linear evolution
本文通过理论和计算研究弱电离等离子体中撕裂模介导的磁重联的起始与线性演化，发现双极扩散抑制重联起始，但电流片变薄后撕裂模可在约ν_ni0^{-1}时间内起始，其波长和增长率可由弱电离色散关系预测。
2024-04-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Multi-fluid simulations of chromospheric magnetic reconnection in a weakly ionized reacting plasma
本文首次对弱电离反应等离子体中色球磁重联进行了自洽多流体模拟。我们模拟了Harris电流片中的二维磁重联，数值模型包括离子-中性散射碰撞、电离、复合、光学薄辐射损耗、碰撞加热和热传导。在由此产生的撕裂模式重联中，中性流体和离子流体从重联位点的上游解耦，在重联区域中产生过量的离子，因此产生电离不平衡。在重联区的离子复合，结合Alfvénic流出，快速地从重联位点移除离子，导致快速重联速率独立于Lundquist数。除了允许快速重联，我们发现，这些非平衡的部分电离效应导致的非线性二次撕裂不稳定性的发病在较低的Lundquist数的值比已经发现在完全电离plasma.These模拟提供的证据表明，磁重联在色球可能是负责喷射状的瞬态现象，如针状和色球射流。
2012-10-05 astro-ph.SR 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
Cut-off wavenumber of Alfven waves in partially ionized plasmas of the solar atmosphere
太阳大气部分电离等离子体中的阿尔芬波动力学表明，确实存在一个截止波数，即波数高于截止值的阿尔芬波是倏逝波。截止波数出现在单流体磁流体力学（MHD）的近似，但它是在多流体的方法缺席。截止波数的存在至今仍没有一个合理的解释。本文的目的是指出在单流体磁流体动力学中出现截止波数的原因。从三流体方程（电子，质子和中性氢原子）开始，我们进行连续近似，直到我们得到通常的单流体描述。我们求解了线性阿尔芬波在每一步的色散关系，并寻求了截止波数出现的近似。我们已经发现，忽略惯性项显着减少阿尔芬频率的实部，虽然它永远不会成为零。因此，截止波数在此阶段不存在。然而，当惯性项和霍尔项一起在感应方程中被忽略时，阿尔芬频率的实部变为零。在研究太阳大气部分电离区的阿尔芬波时，出现了截止波数，这是忽略惯性项和霍尔项的结果，没有物理根源。
2012-07-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Ionized Plasma and Neutral Gas Coupling in the Sun's Chromosphere and Earth's Ionosphere/Thermosphere
我们回顾我们的理解电离等离子体和中性气体耦合在弱电离，分层，电磁渗透区域的太阳的色球层和地球的电离层/热层。使用代表性的模型，为每个环境中，我们得到的基本描述的组成部分相互耦合和电场和磁场，我们检查的电离组件的磁化强度的变化。利用这些描述，我们比较了两种环境中的相关现象，并讨论了电流，能量转移和耗散。我们提出了一个耦合的等离子体不稳定性的理论和数值研究，在这两个环境中，作为一个例子，如何色球层和电离层社区可以进一步合作。我们还建议未来的合作研究，这将有助于提高我们对这两种不同大气的理解，这两种大气有许多相似之处，但在关键数量上存在很大差异。
2016-08-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Damping of Alfven waves in solar partially ionized plasmas: effect of neutral helium in multi-fluid approach
色球等离子体和日珥等离子体中含有中性原子，这些中性原子可能通过与离子碰撞而改变等离子体动力学。大多数原子是中性氢，但在特定温度下，等离子体中也可能存在大量的中性氦。离子与中性氢碰撞对磁流体动力学波的阻尼作用已经有了很好的研究，但中性氦的影响还很不清楚。我们的目的是研究中性氦在太阳部分电离等离子体中阿尔芬波阻尼中的作用。考虑三流体磁流体力学（MHD）近似，其中一个组分是电子-质子-单电离氦，另外两个组分是中性氢原子和中性氦原子。导出了等温均匀等离子体中线性阿尔芬波的色散关系。然后，我们求解色散关系，并得出不同等离子体参数的阿尔芬波的阻尼率。中性氦的存在下显着增强阻尼的阿尔芬波相比，由于中性氢在一定值的等离子体温度（10000-40000 K）和电离的阻尼。阻尼率在离子-中性粒子碰撞频率附近有一个峰值，但随着波谱的升高而减小。离子与中性氦原子的碰撞对色球针状体和日冕过渡区的阿尔芬波的衰减具有重要意义。
2011-09-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Viscosity effects on waves in partially and fully ionized plasma in magnetic field
本文讨论了多组分部分电离和完全电离等离子体中的粘滞性，以及粘滞性对太阳大气中两种截然不同的波（阿尔芬波和朗缪尔波）的影响。一套完整的粘度系数，其中包括电子，质子和氢原子的系数。这些应用于太阳色球层中大多数磁化质子的层，原则上可以预期阿尔芬波。计算了700至2200公里高度范围内的粘性系数，并以图表形式表示，还按高度给出了各种碰撞所需的相应截面。结果表明，在色球层中，粘性对阿尔芬波没有影响，它只受到离子与中性粒子摩擦的强烈影响。在日冕中，假设磁场为几个高斯，阿尔芬波受离子粘性的影响比受离子-电子摩擦的影响大，仅在波长短于1-30 km时，取决于参数，并假设扰动磁场为平衡值的1%。对于朗缪尔波，色球层中的粘性摩擦相互作用被证明是依赖于高度和波长。在电晕中，粘性是作用于朗缪尔模的主要耗散机制。
2014-10-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The influence of $(n-n')$-mixing processes in $He^{*}(n) + He(1s^2)$ collisions on $He^{*}(n)$ atoms' populations in weakly ionized helium plasmas
本文给出了里德堡原子$He^{*}(n)$与$He(1s^2)$原子碰撞产生的$(n-n')$混合过程速率系数的半经典计算结果。我们认为这些过程是由$He^{*}(n)+He$碰撞体系中电子组分间的共振能量交换引起的。该方法通过对$(n-n')$混合过程的数值模拟来实现，并用于计算相应的速率系数。计算的主量子数$n,\mbox{} n'$的范围$4 \le n < n' \le 10$，和原子和电子的温度，$T_a, T_e$，域$5000K \le T_{a} \le T_{e} \le 20000K$。结果表明，在电离度为$\sim 10^{-4}$的非平衡弱电离氦等离子体中，$(n-n')$混合过程对里德伯原子布居有显著影响。因此，这些过程必须包括在适当的模型等离子体。
2013-03-06 astro-ph.SR physics.chem-ph
Mechanism for the efficient homogeneous nucleation of ice in a weakly-ionized, ultra-cold plasma
提出了在冷的弱电离等离子体中快速观察到的冰尘均匀成核依赖于快电子撞击水分子形成氢氧化物（OH $^-$）。由于水分子的高偶极矩，这些OH $^{-}$离子吸引中性水分子，因此形成（OH）$^{-}$（H $_{2}$ O）$_{n}$形式的水合物。水合物在寒冷的环境中不断生长，成为宏观的冰粒。这些冰粒由于电子撞击而带负电，因此继续吸引水分子。因为氢氧化物是负离子，与正离子不同，它不会因与等离子体电子碰撞而遭受复合损失。与正离子的电离是最小的，因为正离子数量很少（弱电离），并且由于与冷背景气体处于热平衡而移动缓慢。
2022-07-30 astro-ph.EP 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
Multi-fluid approach to high-frequency waves in plasmas. III. Nonlinear regime and plasma heating
部分电离等离子体中高频波的多流体模型表明，线性区域中磁流体力学波的行为受到形成等离子体的不同物种之间的碰撞相互作用的严重影响。在这里，我们超越线性理论和研究大振幅波在部分电离等离子体中使用非线性多流体代码。众所周知，在完全电离的等离子体中，非线性阿尔文波会产生密度和压力扰动。这些非线性效应对于驻波比对于传播波更明显。通过数值模拟和解析近似，我们研究了离子和中性粒子之间的碰撞相互作用对非线性演化的影响。碰撞产生的摩擦会消耗一部分波能，这些波能转化为热量，从而提高等离子体的温度。作为一个应用程序，我们调查摩擦加热等离子体的物理条件类似于那些在太阳静止的突出。
2018-02-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Mathematical Modeling of Kelvin-Helmholtz Instability at Tangential Discontinuities in Partially Ionized Plasma: Application to Heliopause Dynamics
本研究针对日球层顶的开尔文-亥姆霍兹不稳定性问题，采用含氢原子的二维气体动力学模型开展数值模拟与参数研究，发现电荷交换碰撞可显著抑制该不稳定性，且克努森数减小会使流动从不稳定转为平滑状态。
2025-06-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Propagation of waves in weakly ionized two-fluid plasmas. II. Nonlinear Alfvénic waves
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institut d’Aplicacions Computacionals de Codi Comunitari (IAC3)（社区代码计算应用研究所）
采用双流体模型研究霍尔电流和离子-中性粒子弹性碰撞对弱电离等离子体中线性/圆极化横波传播的影响，推导阻尼和加热率的解析表达式，并通过数值模拟揭示非线性密度扰动和整体流与有质动力及离子-中性相互作用能量耗散的关系。
2026-05-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the Theory of Absorption of Sound Waves via the Bulk Viscosity in the Partially Ionized Solar Chromosphere
Georgi Nadjakov Institute of Solid State Physics, Bulgarian Academy of Sciences（格奥尔基·纳贾科夫固体物理研究所，保加利亚科学院）
研究通过体积粘性机制解释日冕层声波阻尼，无需人工粘性或剪切粘性，证明体积粘性足以实现日冕加热。
2026-01-01 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Gravitational instability in partially ionized plasmas: A two-fluid approach
Visva-Bharati University（维斯瓦·巴拉蒂大学）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）
本文提出一种双流体模型，研究部分电离等离子体在重力下的引力不稳定性，分析碰撞频率和波数比对不稳定性增长速率的影响，并探讨其在电离层和太阳大气中的应用。
2026-07-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Single-fluid simulation of partially-ionized, non-ideal plasma facilitated by a tabulated equation of state
本文提出一种基于表格化状态方程的单流体模拟方法，将部分电离等离子体视为单一混合物，通过相对速度量和预构建查找表高效捕捉中性粒子非理想效应及宏观-微观非线性反馈。
2024-11-25 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
Unraveling the Trigger Mechanism of Explosive Reconnection in Partially Ionized Solar Plasma
本文通过2.5维MHD模拟揭示部分电离太阳等离子体中磁重联从等离子体团介导阶段向爆炸性快速重联转变的触发机制，发现主X点辐射冷却导致的气压耗竭和磁扩散增强使重联率从约0.02跃升至0.06以上。
2024-07-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Large ion-neutral drift velocities and plasma heating in partially ionized coronal rain blobs
在本文中，我们提出了一个数值研究的动力学部分电离日冕雨滴。我们使用双流体模型进行高分辨率的二维模拟，考虑到等离子体中所含的带电粒子和中性粒子之间的碰撞相互作用。我们遵循冷等离子体凝结的演变，因为它通过一个等温的垂直分层的大气，代表了更热，更轻的日冕下降。我们研究了系统中存在的不同程度的碰撞耦合的后果。一方面，我们发现在团状物的致密核心处存在非常强的耦合，等离子体的带电和中性成分表现为单一流体，漂移速度可以忽略不计（几cm·s^-1）。另一方面，在斑点的边缘，耦合要弱得多，出现了较大的漂移速度（约为1 km s^-1）。此外，摩擦加热会导致在滴状物和电晕之间的过渡层处的温度大幅增加。我们第一次表明，这样大的漂移速度和温度的增强，可以开发作为一个结果，与日冕雨动力学的离子中性去耦。这可能导致来自日冕雨-日冕边界处的等离子体的增强发射，其具有过渡区温度。
2022-11-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Charge exchange in fluid description of partially ionized plasmas
讨论了电荷交换对弱电离等离子体中波传播的影响。结果表明，对于低频过程，离子和中性粒子应被视为一个单一的流体与一些有效的电荷，他们所有。我们导出了一个新的动量方程，它应该在这样的环境中使用。因此，即使粒子没有被磁化，低频磁波也可以传播，这完全是由于电荷交换以及不可能将粒子分为带电和中性两种不同的粒子群。因此，在通常意义上，离子和中性粒子之间不可能存在摩擦力。每个粒子的平均力与电离比$n_i/(n_i+ n_n)$成比例。关于该理论在太阳低层大气中阿尔芬波传播的应用，结果预测，当阿尔芬波从粒子未磁化的区域（光球层）传播到粒子磁化的区域（色球层）时，流体的位移平面必须改变90度。由于我们在这里得到了最精确的截面，所以可以非常精确地确定阿尔芬波发生这种旋转的高度。
2015-11-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
