Instability of current sheets and formation of plasmoid chains
发现在磁重联事件中形成的电流片对高波数扰动是不稳定的。不稳定性非常快：它的最大增长率为S^{1/4} v_A/L，其中L是板的长度，v_A是阿尔芬速度，S是伦德奎斯特数。结果，形成了一系列的等离子体团（次级岛），其数量为S^{3/8}。
2007-11-02 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Viscous effects on plasmoid formation from nonlinear resistive tearing growth in a Harris sheet
在这项研究中，一个高度不稳定的m = 1电阻撕裂模式的演变，导致形成的等离子体团在哈里斯片的全MHD模型的框架下使用NIMROD模拟研究。在初始的非线性增长的初级m = 1岛，X点发展成一个次级拉长的电流片，最终打破成等离子体团。两个独特的粘性制度被发现的等离子体团的形成和饱和。在低粘度范围（即Pr.在P_r = 1时，等离子体团宽度随粘度的增加而增大，而在P_r = 1时，等离子体团尺寸随粘度的增加而减小。这样的发现量化的作用，通过其对等离子体流和重连本身的影响，在调制的等离子体团形成过程中的粘度。
2021-08-15 physics.plasm-ph
Plasmoid Instability in High-Lundquist-Number Magnetic Reconnection
近年来，我们对电阻磁流体力学中磁重联的认识发生了根本性的变化。传统观点认为，在层流高伦德奎斯特（$S$）等离子体中，由电阻率介导的磁重联是缓慢的，受到Sweet-Parker理论预测的重联率的缩放的限制。然而，最近的研究表明，当$S$超过一个临界值$\sim10^{4}$时，Sweet-Parker电流片不稳定到超阿尔夫文等离子体团不稳定性，线性增长率与$S^{1/4}$成比例。在充分发展的统计稳态的二维电阻磁流体动力学模拟，归一化的平均重联率约为0.01，几乎独立于$S$，和分布函数$f(ψ)$的等离子体磁通量$ψ$遵循幂律$f(ψ)\simψ^{-1}$。当包含霍尔效应时，等离子体团不稳定性可能触发霍尔重联的发生，即使不满足传统的发生判据。丰富多样的可能的重联动力学组织在一个相图的框架。
2013-02-08 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
Magnetic reconnection: from the Sweet-Parker model to stochastic plasmoid chains
（节略）磁重联是等离子体中磁场的拓扑重构，伴随着能量的剧烈释放和粒子加速。重连现象就像等离子体一样普遍存在，太阳耀斑可能是最常见的例子。在过去的几年里，对大尺度流体系统中磁重联的理论理解经历了一个重大的范式转变。由著名的Sweet-Parker（SP）理论描述的重联稳态模型，该理论在该领域占主导地位约50年，已被重联层的基本上随时间变化的突发图像所取代，该重联层由多个次级岛（等离子体团）的连续形成和喷射所主导。虽然在SP模型中，重连被预测为缓慢的，但这种新范式的主要含义是流体系统中的重连是快速的（即，与Lundquist数无关），前提是系统足够大。这种概念上的转变取决于这样一种认识，即类SP电流层对于等离子体团不稳定性是非常不稳定的--因此，这意味着这样的电流片是超临界不稳定的，因此从一开始就永远不会形成。这表明电流片的形成和随后的重连过程不能像通常假设的那样解耦。本文提供了一个介绍性的概述，导致这个基本上新的框架在重联理论和模拟的最新发展。我们简要讨论了等离子体团不稳定性在选定的应用中所发挥的作用，并描述了一些突出的挑战，仍然在这个问题的前沿。其中包括等离子体团不稳定性的分析和数值扩展到（i）3D和（ii）非MHD制度。在这两种情况下都报告了新的结果。
2015-07-28 astro-ph.SR physics.plasm-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
Magnetic Prandtl number dependence of plasmoid-mediated reconnection
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺迪塔，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University（奥斯卡·克莱因中心，天文学系，斯德哥尔摩大学）；McWilliams Center for Cosmology & Department of Physics, Carnegie Mellon University（麦克威廉斯宇宙学中心与物理系，卡内基梅隆大学）；School of Natural Sciences and Medicine, Ilia State University（自然科学与医学院，伊利亚州立大学）
本文通过二维磁流体动力学模拟研究了等离子体团介导的磁重联速率对磁普朗特数的依赖性，发现当朗金数低于等离子体不稳定性起始点时，重联速率遵循预期的Sweet-Parker尺度并随磁普朗特数增加而降低，但一旦电流片变得等离子体不稳定，磁普朗特数的影响显著减弱，在完全等离子体团介导的 regime 中，重联速率在所探索的参数范围内几乎不依赖于磁普朗特数。
2026-08-18 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Reduced magnetohydrodynamic theory of oblique plasmoid instabilities
用简化的磁流体力学方程研究了等离子体团不稳定性的三维性质。对于由$\vc{B}_o = B_{po} \tanh (x/λ) \hat{y} + B_{zo} \hat{z}$表示的具有引导场的Harris平衡，模式谱在电流片中的多个谐振表面处是不稳定的，而不仅仅是极向场$B_{yo} (x) = B_{po} \tanh (x/λ)$的零表面，其是2D中或在不存在引导场的情况下的唯一谐振表面。这里，$B_{po}$是平衡极向场的渐近值，$B_{zo}$是恒定平衡引导场，$λ$是电流片宽度。每个谐振表面上的等离子体团具有唯一的折射角$θ\equiv \arctan(k_z/k_y)$。角度$θ$的谐振表面位置是$x_s = - λ\arctanh (\tan θB_{zo}/B_{po})$，并且谐振表面的存在需要$|θ| < \arctan (B_{po} / B_{zo})$。在恒定- $ψ$状态下，最不稳定的角度是倾斜的，即$θ\neq 0$和$x_s \neq 0$，但在非恒定-$ψ$状态下，最不稳定的角度是平行的，即$θ= 0$和$x_s = 0$。对于固定的双折射角，最不稳定的波数位于常数- $ψ$和非常数- $ψ$区域的交叉点。该模式的增长率为$γ_{\textrm{max}}/Γ_o \simeq S_L^{1/4} (1-μ^4)^{1/2}$，其中$Γ_o = …
2011-12-31 physics.plasm-ph
Marginally Stable Current Sheets in Collisionless Magnetic Reconnection
在磁重联的非线性发展过程中形成的非碰撞电流片的特征在于具有小的厚度，其数量级为电子趋肤深度。它们可以变得不稳定，形成等离子体团，这使得磁重联过程达到高重联率。在这项工作中，我们调查的等离子体团的发展时，形成的电流片是纯粹的无碰撞，并在一个强大的引导场的存在下的边缘稳定性条件。我们分析的几何特征的重连电流片，是什么促使其伸长。一旦重连电流片形成，我们确定的制度，它是等离子体团不稳定。我们的研究表明，等离子体团可以得到，在这种情况下，从电流片的纵横比远小于在碰撞制度，和边缘稳定的电流层的等离子体流动通道保持$0.1$的逆纵横比。
2022-10-08 physics.plasm-ph
Guide Field Effects on the Distribution of Plasmoids in Multiple Scale Reconnection
利用统计模型研究了有限引导场对大等离子体中经历磁重联的高伦奎斯特数电流片中等离子体团分布的影响。合并的等离子体团被考虑到要么假设引导场通量是保守的，导致在非力自由的配置文件一般，或磁螺旋度是保守的和泰勒松弛发生转换的一部分，总引导场通量到重连场通量朝最小能量状态，导致力自由的配置文件。据发现，在重连场通量的等离子体团分布遵循幂律指数7/4或1取决于合并频率是独立的或依赖于它们的相对速度的流出速度，分别。对于无力模型和非无力模型，该结果大致相同，对于相同的速度依赖性，非无力模型表现出指数2和1。分布在引导场通量产量指数为3/2的非力自由模型，无论速度的依赖性。这是显着不同的指数为11/8和1的独立于和依赖于速度的无力模型，分别。在低的引导场通量的无力模型表现出第二次幂律指数的1/2，由于非恒定的通量增长率。速度依赖的无力模型预测生产稍微更迅速地移动大引导场通量等离子体团，这是由观测证据的磁通绳与强大的核心领域的支持。通过费米过程的粒子加速的影响进行了讨论。
2021-08-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Onset of Plasmoid Reconnection during Magnetorotational Instability
通过对圆柱形几何中电阻性MHD方程的二维和三维数值模拟，研究了经历磁旋转不稳定性（MRI）的吸积流中电流片的演化。利用在垂直（$z$）方向上对准的初始均匀磁场，MRI产生径向延伸的环形（方位角）电流片。在2D和3D中，当轴对称模式占主导地位时，这些电流片相互吸引并在极向（$rz$）平面中合并，当Lundquist数$S > 3 \times 10^2$时驱动磁重联，使其成为吸积盘中等离子体团（闭合磁环）的可能来源。在高伦德奎斯特数的二维制度，从$S = 5 \times 10^3$，自洽MRI产生的电流片变得薄，并受到等离子体团不稳定性，因此自发的磁重联。当非轴对称三维模式占主导地位时，湍流使方位电流片进一步不稳定，并垂直拉伸。还形成了内部区域中的环形延伸的垂直电流片以及盘的外部区域中的较大的3D磁岛。这些发现对天体物理盘有很大的影响，因为等离子体团可能会导致局部加热，粒子加速和高能电磁辐射。
2021-10-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Black hole flares: ejection of accreted magnetic flux through 3D plasmoid-mediated reconnection
磁重联可以为来自吸积黑洞内部磁层的明亮、快速耀斑提供动力。我们进行极高的分辨率（$5376\times2304\times2304$细胞）的广义相对论磁流体动力学模拟，捕捉等离子体团介导的重联在3D磁逮捕磁盘的第一次。我们表明，赤道，等离子体团不稳定的电流片的形式在一个瞬态的，非轴对称的，低密度磁层内的几个史瓦西半径。磁通量束在这个电流片中以普遍的等离子体团介导的速率通过重联逃离事件视界。这种重连作用会对射流中的高磁化等离子体产生影响，并将最终被困在通量束中的等离子体加热到与射流磁化成比例的温度。逃逸的通量束可以作为低密度热点完成一个完整的轨道，这与重力干涉仪对Sgr A $^{*}$的观测结果一致。视界附近的重联产生了足够高能量的等离子体来解释吸积黑洞的耀斑，例如从M87观测到的TeV辐射。耀斑期间质量吸积率的下降以及由此产生的低密度磁层使得重连加速粒子产生的极高能量光子更容易逃逸。极端的分辨率导致收敛的等离子体团介导的重连率，直接决定了耀斑的时间尺度和性质。
2022-02-07 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Influence of 3D plasmoid dynamics on the transition from collisional to kinetic reconnection
在电阻磁流体动力学模型中，高伦德奎斯特数重联层对等离子体团不稳定性是不稳定的，导致湍流演化，其中重联率可以独立于底层电阻率。然而，这些结果的物理相关性在许多应用中仍然值得怀疑。首先，重联电场通常远高于失控极限，这意味着碰撞电阻率是无效的。此外，理论和模拟表明，等离子体团的形成可能会迅速引起过渡到动力学尺度，由于薄电流片的形成。在这里，这个问题是第一次研究使用第一性原理动力学模拟与福克-普朗克碰撞算子在3D中。低- $β$重连电流层迅速变薄，由于焦耳加热之前的斜等离子体团不稳定性的发病。标准（$k_y = 0$）撕裂模式的线性增长率同意半碰撞边界层理论，但倾斜（$|k_y|>0$）模式的角谱显着窄于预测。在非线性区域，由不稳定性形成的磁通绳在重联流出射流的作用下经历复杂的相互作用，导致具有随机磁场的湍流状态。以类似于以前的2D结果的方式，超德莱塞场诱导过渡到动力学重联薄电流层之间形成的磁通绳。这些结果可能在新的实验室实验中得到检验。
2019-06-12 astro-ph.SR physics.plasm-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
Dynamic evolution of current sheets, ideal tearing, plasmoid formation and generalized fractal reconnection scaling relations
磁重联可能是使储存在磁场中的能量突然释放的基本过程，太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）是典型的自然等离子体例子。磁重联是一个太慢的过程，在大尺度上是有效的，但一旦在系统中形成足够小的尺度，就会加速。由于这个原因，分形重联方案被引入（Shibata和Tanuma 2001）来解释太阳大气中的爆炸事件：它是基于递归触发和崩溃，通过撕裂不稳定性的电流片最初在日冕中的灯丝上升期间变薄。在这里，我们比较了不同的分形重联的情况下，已经提出，并推导出广义的递归触发的快速，“理想”-即伦德奎斯特数独立-撕裂崩溃的电流片配置与任意电流剖面形状。一个重要的结果是，Sweet-Parker标度与Lundquist数，如果解释为一个理想的不稳定片中的奇异层的纵横比，是通用的，并不依赖于当前的配置文件中的表的细节。然而，这样的缩放不能被解释为静止重连，而是它定义了一个步骤，在加速序列的事件的理想撕裂介导的分形级联。我们计算缩放等离子体团的预期数量为通用配置文件和现实的伦德奎斯特数。
2019-03-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulent Plasmoid Reconnection
等离子体团不稳定性可能导致通过长电流片（CS）的快速磁重联。众所周知，大雷诺数的等离子体容易成为湍流。我们解决的问题是否湍流增强的等离子体团不稳定电流片的能量转换率。我们进行适当的数值MHD模拟，但同时解决相关的大尺度（平均）场和相应的小尺度，湍流，数量通过直接数值模拟（DNS）是不可能的。因此，我们利用亚网格尺度（SGS）湍流模型研究了小尺度湍流对大尺度MHD过程的影响。我们验证了我们的SGS模型的适用性，然后用它来研究湍流对等离子体团不稳定性的影响。我们开始与哈里斯型和无力CS平衡在垂直于重联平面的方向上的一个有限的引导场的存在下的模拟。我们使用DNS的结果来研究等离子体团不稳定性的增长。能量和交叉螺旋度由于湍流获得的平均场的高斯滤波公式从雷诺平均湍流模型。研究了湍流对等离子体团不稳定性重联率的影响。为了验证SGS模型的预测，电动势（${\bf\cal{E}}$）计算通过过滤获得的粗数据，并与SGS模型进行比较。相对于引导场方向的对称性破坏导致湍流螺旋度，这减小了表观湍流电阻率的影响。引导场等离子体团重联的重联率降低归因于与湍流相关的不同物理效应之间的平衡。
2016-05-02 physics.plasm-ph
Turbulent Magnetohydrodynamic Reconnection Mediated by the Plasmoid Instability
已经确定，在高伦德奎斯特数重联的Sweet-Parker电流层是不稳定的超Alfvénic等离子体团不稳定性。过去的二维磁流体动力学模拟表明，等离子体团不稳定性导致一个新的制度，Sweet-Parker电流层的变化，成为一个链的等离子体团连接的次级电流片，和平均重联率变得几乎独立的Lundquist数。在这项工作中，三维模拟与指导领域表明，额外的自由度允许等离子体团不稳定性增长的斜角，相互作用，导致自生湍流重联。自生湍流状态下的平均重联率是特征阿尔文速度的百分之一，这与二维结果相似，但比最近外部驱动三维湍流重联研究中报道的最快重联率低一个数量级。运动能和磁能涨落都沿局部磁场方向形成细长的涡旋，这是各向异性磁流体动力学湍流的特征。这两种能量波动在惯性范围内满足幂律谱，其中磁能谱指数在从$-2.3$到$-2.1$的范围内，而动能谱指数稍微陡峭，在从$-2.5$到$-2.3$的范围内。湍流涡旋的各向异性被发现是几乎与尺度无关的，在由均匀磁场渗透的均匀等离子体中的各向异性湍流的Goldreich-Sridhar理论的预测相反。
2015-12-04 physics.plasm-ph
Laser-produced magnetic-Rayleigh-Taylor unstable plasma slabs in a 20 T magnetic field
磁化激光产生的等离子体是许多新的实验室天体物理学和惯性约束聚变研究以及工业应用的核心。在这里，我们提供了第一个完整的描述三维动力学的激光驱动等离子体羽在20 T的横向磁场扩展。等离子体被磁场准直成细长的、快速伸长的板，其等离子体-真空界面对于“经典”的、流体状的磁化瑞利-泰勒不稳定性的增长是不稳定的。
2019-10-30 physics.plasm-ph
Magnetic field amplification and structure formation by the Rayleigh-Taylor instability
我们报告的结果，高分辨率的两个流体非线性模拟的瑞利泰勒不稳定性（RTI）在日珥和日冕之间的接口。这些结果遵循Popescu Braileanu等人（2021 a，b）在此环境中线性和早期非线性RTI动力学的早期报告结果。模拟使用两种流体模型，包括中性粒子和电荷之间的碰撞，包括电离/复合，能量和动量转移以及摩擦加热。高分辨率的2.5D磁化RTI模拟的磁场占主导地位的垂直和轻微剪切相对于日珥平面表明，在一个充分发展的状态RTI的一个大部分的引力能量的日珥线程可以转换成准湍流能量的磁场。RTI磁能的产生还伴随着磁和等离子体密度结构的形成，包括电流片和等离子体分子结构的动态形成、分裂和合并。模拟结果表明，在磁化RTI的结构形成的中性粒子和电荷之间的流动去耦和电离/复合反应的作用。我们提供了一个仔细检查的来源和形式的数值耗散的演变磁场结构。
2022-12-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Forced magnetic reconnection
这是一个教程式的选择性审查解释的基本概念强迫磁重联。它是基于J. B。Taylor.该过程的标准磁流体动力学（MHD）理论已经由Hahm和Kulsrud（Phys.Fluids 28，2412，1985）开创。在这里，我们还讨论了与这个问题有关的几个最近的发展。这些包括强制重联的能量，其霍尔介导的制度，以及与二次撕裂（等离子体）不稳定性的相关发病的非线性效应。
2017-06-06 physics.plasm-ph
Generation of fast magnetoacoustic waves in the corona by impulsive bursty reconnection
本研究通过模拟日冕磁零点与外部扰动的相互作用，发现脉冲爆发式重联产生的等离子体团相关过程可激发快模磁声波，提出波与重联共生（SWAR）机制，为太阳大气加热和太阳风驱动提供新视角。
2024-11-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Hair and Reconnection in Black Hole Magnetospheres
广义相对论的无毛定理指出，孤立的黑洞由三个参数表征：质量、自旋和电荷。在这封信中，我们考虑克尔黑洞赋予高度磁化等离子体充满磁层。利用广义相对论动力学等离子体和电阻性磁流体力学模拟，我们表明，一个偶极磁场的事件视界打开到一个分裂的，并重新连接在一个等离子体团不稳定的电流片。在应力-能量张量的所有分量随时间呈指数衰减的意义上，无毛定理得到满足。测量了无碰撞和碰撞等离子体中等离子体团主导重联的事件视界上磁通量的衰减时间。当磁场很强时，重连的磁层应该是一个强有力的硬X射线发射源。
2021-09-29 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Secondary small-scale dynamics of a Rayleigh-Taylor unstable solar prominence
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；European Space Agency (ESA)（欧洲空间局）
本文通过高分辨率2.5维磁流体模拟研究太阳暗条中瑞利-泰勒与开尔文-亥姆霍兹不稳定性相互作用驱动的次级小尺度动力学及磁重联，发现模拟活动集中于热日冕而非冷暗条物质，提示现有模型缺少关键物理要素。
2025-11-06 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Dynamics and Energetics of Resistive, Thermally Conductive, and Radiative Plasma in Coronal Current Sheets due to Asymmetric External Perturbation
本文通过对比四种能量损失情形，研究了非对称波状扰动下日冕电流片的动力学与能量学，发现热传导会促进撕裂模碎裂和磁重联，而辐射冷却起抑制作用，从而揭示能量损失机制对等离子体团形成的关键影响。
2024-12-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-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
Enhancement of ablative Rayleigh-Taylor instability growth by thermal conduction suppression in a magnetic field
研究了在磁场中烧蚀瑞利-泰勒不稳定性增长的基本物理机制。实验发现，在外加磁场中，不稳定的调制增长更快。这一结果是由磁流体动力学模拟的基础上的电子热输运的Braginskii模型。外部磁场减少了电子热传导通过磁场线，因为在现场的热电子的拉莫尔半径是远远短于温度标度长度。热传导抑制导致空间不均匀的压力和减少的热烧蚀稳定性，这反过来又增加了烧蚀瑞利-泰勒不稳定性的增长。
2021-06-16 physics.plasm-ph
High $β$ magnetic reconnection at different altitudes in the cool low solar atmosphere
本文通过数值模拟研究了冷低太阳大气不同高度的高β磁重联，发现等离子体团不稳定性始终加速重联，并揭示了辐射冷却、电子-中性碰撞磁扩散、双极扩散和粘性在不同高度对重联及加热机制的不同影响。
2023-06-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
"Ideally" unstable current sheets and the triggering of fast magnetic reconnection
磁重联被认为是在空间和实验室中观察到的许多爆炸现象的动力学机制，尽管在如此高的Lundquist（$S$）数等离子体中触发磁重联的速度有多快的问题仍然是难以捉摸的。已经确定的是，一旦达到动力学尺度，重连可以比传统预测的更快地发展。它也已被证明，在电阻磁流体力学（MHD）的框架内，快速重联实现足够薄的片材通过所谓的等离子体团不稳定性的发病。后者是在专门研究斯威特-帕克电流片的研究中发现的，无论是作为初始条件还是在非线性研究中发展的明显瞬态。另一方面，快速撕裂不稳定性可以在理想情况下增长，即，$S$ -独立的，时间尺度（被称为“理想”撕裂）在当前片的纵横比尺度与宏观伦德奎斯特数为$L/a\sim S^{1/3}$ -比斯威特帕克一个小得多-提出了一种新的方法来接近崩溃的电流配置中的快速重联的启动。在这里，我们提出了一个概述，我们所谓的“理想”撕裂电阻MHD，并讨论如何同样的推理可以扩展到其他常用的等离子体模型，包括电子惯性和动力学效应。然后，我们讨论了一个方案的发病“理想”的快速重联通过崩溃的电流片，并描述了一个定量模型的非线性演化的解释“理想”的不稳定片在两个维度。
2016-09-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Nonlinear saturation of magnetic curvature driven Rayleigh Taylor instability in three dimensions
我们给出了三维流体模拟结果的时间演化和非线性饱和的磁曲率驱动的瑞利-泰勒（RT）不稳定性。耦合的非线性方程组的模型组演化的标量电场电位$ϕ$，等离子体密度$n$和磁矢量位$ψ$的平行分量。模拟已经在两个极限中进行，（i）低电阻率情况，其中RT是唯一的线性增长模式，以及（ii）高电阻率情况，其中漂移波是不稳定的，并且对于该高电阻率情况，磁曲率参数被设置为零以确保不存在RT增长。我们的模拟表明，在这两个限制的非线性稳定。的稳定机制是类似于早期的二维模拟中观察到的，即产生的带状剪切流的径向扩展的不稳定模式去相关。然而，在3d情况下的饱和非线性状态的性质不同于2d在一些重要的方面，如在短尺度上具有显着的功率水平和电磁波动的存在。虽然，在线性制度的电磁效应降低的增长率，在非线性制度中，它们的存在阻碍了稳定的过程中，通过抑制纬向流形成的过程。因此，非线性稳定发生的参数制度是相当大的减少，在三个维度。
2004-10-20 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
On the nature of the magnetic Rayleigh-Taylor instability in Astrophysical Plasma: The case of uniform magnetic field strength
磁瑞利-泰勒不稳定性在许多天体物理系统中起着重要的作用。在不可压缩极限下，这种不稳定性的增长率方程，以及从中可以导出的最不稳定模式，经常被用来估计与所观察到的动力学相关的磁场的强度。然而，所给出的解释存在一些问题。在这里，我们表明，对于一个给定的$θ$，模式的类经常用来估计磁场的强度从观测，系统的最不稳定模式$k_u$导致不稳定增长为$σ^2=1/2 A g k_u$，增长率是独立的磁场的强度，并强调小尺度是首选的系统，但"不是“不给出给定$k$的最快增长模式。我们还强调，交换（$\mathbf{k}\cdot\mathbf{B}=0$）和起伏（$\mathbf{k}$平行于$\mathbf{B}$）模式之外，所有其他模式具有相同波数和增长率的扰动对，当在线性状态下激发时，可以导致干涉图案，从而产生3D模拟中经常看到的场对准的晶体结构。该分析被扩展到剪切磁场，在那里，它被发现，它是可能的，以扩展非剪切场的结果，这种情况下。我们认为，没有磁剪切，它是过于简单，用于推断天体物理系统中的磁场强度。
2016-10-26 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Non-Linear Ablative Rayleigh-Taylor Instability: Increased Growth due to Self-Generated Magnetic Fields
非线性烧蚀瑞利-泰勒（RT）不稳定性的增长率提高了磁场自生的Biermann电池机制，提出了一种缩放与扰动高度和波长的影响，并验证了扩展磁流体动力学模拟。发现单个RT尖峰周围的磁通量产生率与尖峰高度成比例。霍尔参数，量化电子磁化，被发现是强烈增强短波长尖峰由于能斯特压缩的磁场在尖峰尖端。磁场对尖峰生长的影响是通过抑制热传导到不稳定的尖峰和Righi-Leduc热流将热量从尖峰尖端偏转到基部。Righi-Leduc被发现是小霍尔参数的主导效应，而抑制热传导占主导地位的大霍尔参数。这些结果表明了在所有受扰惯性约束聚变热点中考虑磁场的重要性。
2022-08-15 physics.plasm-ph
Magnetized Ablative Rayleigh-Taylor Instability in 3-D
首次对磁化烧蚀瑞利-泰勒不稳定性进行了三维扩展MHD模拟。以前的2-D模拟声称扰动抑制磁张力被证明是误导，因为它们不包括最不稳定的尺寸。对于沿外加磁场方向的扰动模式，磁场同时减少烧蚀稳定性和增加磁张力稳定性;稳定项被发现占主导地位的外加磁场> 5 T，这两种效应在短波长的重要性增加。对于垂直于所施加的场的模式，磁张力不直接稳定扰动，但由于扰动出现2-D（尽管在与2-D ICF模拟不同的方向上），可能导致适度较慢的生长。在热烧蚀稳定化占主导地位的情况下，所施加的场增加了峰值气泡尖峰高度。电阻扩散被证明是重要的短波长和长时间尺度，减少张力稳定的有效性。
2021-10-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Stability and instability of hydromagnetic Taylor-Couette flows
几十年前，S. Lundquist，S. P.H. Roberts和R. J.~泰勒首先提出的问题的稳定性泰勒-库埃特流动的导电材料的影响下，大规模的磁场。这些和许多新的问题，现在可以回答数值的非线性模拟，甚至提供不稳定性引起的几个传输系数的值。圆柱形容器是轴向无边界的，并且被具有轴向和/或方位角分量的磁背景场穿透。磁普朗特数$Pm$的发病上的不稳定性的影响被证明是实质性的。对于平均雷诺数$\overline{Rm}=\sqrt{Re\cdot Rm}$的某一超临界值（其中$Re$是旋转雷诺数，$Rm$是磁雷诺数），受到轴向场作用的势流在轴对称扰动下变得不稳定。类似地，旋转轮廓与准开普勒旋转定律尺度一样平坦，但仅对于$Pm\gg 1$，而对于$Pm\ll 1$，在磁场的最佳值处，不稳定性反而在超临界$Rm$中出现。在所考虑的方位场的不稳定性中，背景场和背景流具有相同的径向剖面的Brachasekhar型的不稳定性特别有趣。如果至少有一个扩散系数不为零，则它们对非轴对称扰动是不稳定的。对于$Pm\ll 1$，不稳定的发作与$Re$成比例，而对于$Pm\gg 1$，不稳定的发作与$\overline{Rm}$成比例。- 即使是超旋转也可以被方位角磁场和无电流磁场破坏;这种最近发现的非轴对称不稳定性具有双扩散性质，因此不包括$Pm= 1$。它与$Re$一起用于$Pm\to 0$，与$Rm…
2018-04-05 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Scaling of Small-Scale Dynamo Properties in the Rayleigh-Taylor Instability
我们推导出缩放关系的基础上自由落体和各向同性假设的运动小尺度发电机的增长率和放大因子的过程中的混合，饱和和衰减阶段的瑞利-泰勒不稳定性（RTI）在完全电离等离子体。的标度关系进行测试，使用组的三维，粘阻MHD模拟的RTI，并发现保持在饱和阶段，但表现出的差异在混合和衰变阶段，这表明需要放松自由落体或各向同性的假设。应用的标度关系允许在运动发电机阶段的净放大的磁能的定量预测，因此，确定是否的磁能要么保持在所有的速度尺度或达到均分与至少一些尺度的湍流动能在实验室和天体物理的情况下。作为一个例子，我们认为在RTI不稳定区域的外层包络的二进制中子星合并的发电机和预测的小规模发电机的运动学制度结束的纳秒的时间尺度上，然后达到饱和的时间尺度为微秒，这都是快的毫秒弛豫时间的合并后。
2021-11-03 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Pseudo--magnetorotational instability in a Taylor-Dean flow between electrically connected cylinders
本文研究了在螺旋形磁场作用下，两个无限长的理想导电圆柱体之间的环形空间中导电液体的Taylor-Dean型流动。圆柱体通过一个远程的、完全导电的端盖电连接，端盖允许径向电流通过液体。径向电流与磁场轴向分量相互作用产生方位电磁力，使基流的角动量径向向外减小，从而使基流不稳定。这种不稳定性，我们称之为伪磁旋转不稳定性（MRI），看起来像MRI，尽管其机制基本上是离心的。在螺旋磁场中，与磁场的方位分量相互作用的径向电流产生轴向电磁力，该轴向电磁力驱动纵向环流。首先，该环流平流输送由离心不稳定性产生的泰勒涡旋，这导致如螺旋MRI（HMRI）中的行波。然而，这种波的传播方向与真正的HMRI相反。第二，在足够强的差动旋转，纵向流成为流体动力学不稳定本身。对于螺旋磁场中的电连接圆柱体，在任何足够强的差动旋转下，流体动力学不稳定性都是可能的。在这种情况下，没有流体动力学稳定性限制定义的临界比率的旋转速率的内部和外部的圆柱体，将允许一个区分流体动力学不稳定性的HMRI。这些效应会严重干扰MRI的实验和数值测定。
2009-06-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
