Generation of Alfven Waves by Magnetic Reconnection
本文报道了非理想反平行磁场的磁重联的2.5维磁流体动力学模拟结果。磁场有一个垂直于计算平面的分量，即导场。在我们的模拟中，两个半区域中的磁场线之间的角度θ是一个关键参数，而等离子体的初始分布被假设为简单的;除了电流片区域，密度和压力是均匀的。阿尔芬波在重联点产生，并沿重联场线传播。测量了由磁重联产生的阿尔芬波和磁声波（慢模和快模）的能流。每一个通量都表现出与θ无关的相似的时间演化。计算了阿尔芬波和磁声波携带的能量（能流的时间积分）占释放的磁能的百分比。在β = 0.1、1和20的情况下，阿尔芬波分别携带最大释放磁能（θ = 80 ^\circ）的38.9%、36.0%和29.5%，其中β是等离子体β（气压与磁压的比值）。磁声波携带最大能量的16.2%（θ = 70 ^\circ）、25.9%（θ = 60 ^\circ）和75.0%（θ = 180 ^\circ）。这些结果的太阳日冕加热和加速的高速太阳风的影响进行了讨论。
2010-05-07 astro-ph.SR
Fast collisionless reconnection and electron heating in strongly magnetized plasmas
使用保留非等温电子动力学的新型流体动力学模型[Zocco & Schekochihin，Phys. Plasmas 18，102309（2011）]研究了强磁化（低β）、弱碰撞等离子体中的磁重联。结果表明，电子加热通过朗道阻尼（线性相位混合）是占主导地位的耗散机制。在时间上，电子加热发生在重联率的峰值之后;在空间上，它集中在磁岛的分界线上。对于足够大的系统，峰值重连率为$cE_{max}\approx 0.2v_AB_{y,0}$，其中$v_A$是基于重连字段$B_{y,0}$的阿尔文速度。岛的饱和宽度是相同的MHD模型，除了小系统，当它变得可比的动力学尺度。
2013-01-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The effects of plasma beta and anisotropy instabilities on the dynamics of reconnecting magnetic fields in the heliosheath
系统的等离子体β（等离子体压力与磁压力的比值）可以对其动力学产生很大的影响，因为高β增强了压力各向异性的影响。研究了由于磁重联而分裂成磁岛的堆叠电流片系统中β的影响。我们发现β < 1和β > 1之间存在显著差异。在低β下，随着收缩释放磁应力并降低磁能，生长的磁岛适度伸长并变圆。在高β时，收缩岛中平行压力的增加导致适度伸长的岛饱和，因为岛芯接近边缘消防水龙带条件。只有高度拉长的岛屿才能达到有限的大小。与韦伯和消防水龙带不稳定性相关的扭结阻止了这些岛的完全收缩，导致高度伸长的岛的最终状态，其中进一步的重连被抑制。结果是直接相关的重联在扇形区域的日鞘和可能的磁旋转不稳定性吸积流的饱和机制。
2012-05-09 astro-ph.SR
Collisionless Reconnection in Magnetohydrodynamic and Kinetic Turbulence
最近有人提出（Loureiro & Boldyrev 2017; Mallet et et al. 2017），磁流体动力学（MHD）湍流中的惯性间隔在小尺度下不是由类似Kolmogorov的耗散区域终止，而是由撕裂不稳定性介导的新的亚惯性间隔终止。然而，许多天体物理等离子体几乎是无碰撞的，因此MHD近似不适用于小尺度的湍流。在这封信中，我们提出了扩展的理论的重联介导的湍流等离子体是如此弱的碰撞，发生在湍流涡旋的重联是由电子惯性，而不是电阻率。我们发现，重连介导的湍流的过渡尺度取决于等离子体β和等离子体湍流模型的假设。然而，在分析的所有情况下，在重新连接介导的间隔中的能谱范围从$E(k)dk\propto k^{-8/3}dk$到$E(k)dk\propto k^{-3}dk$。
2017-07-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasma compression in magnetic reconnection regions in the solar corona
有人提出，粒子之间的反弹磁化流收敛在重联区可以加速的一阶费米机制。对这种机制的分析表明，加速粒子的谱指数与重联区内的总等离子体压缩有关，类似于扩散激波加速机制的情况。作为第一步调查费米加速在重联区的效率，在产生硬能谱的粒子在日华，我们探索的程度，可以实现在重联网站的等离子体压缩。特别是，我们的目标是确定强压缩形成的条件。利用二维电阻MHD数值模型，我们考虑了一组磁场配置，其中磁重联可以发生包括哈里斯电流片，无力电流片，和两个合并磁通绳。等离子体参数被认为是日华的特征。数值模拟结果表明，当通过快速热传导或辐射冷却过程有效地消除重联引起的等离子体加热时，在重联区可以形成强等离子体压缩（$\geq 4$）。辐射冷却过程在典型的1 MK日冕中可以忽略不计，但在低日冕/过渡区中却起着重要的作用。发现在重联磁零点处，低β等离子体$β\sim 0.01-0.07$中的等离子体压缩预计最强。
2016-04-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observations of magnetic reconnection in the deep solar atmosphere in the H-epsilon line
本研究利用 Swedish 1-m Solar Telescope 的多 Balmer 线观测和 k-means 自动检测，证明 H-epsilon 能高分辨率识别 EBs，并揭示宁静太阳中存在远超既往估计的磁重联事件。
2024-01-22 astro-ph.SR
Self-similar solutions of oscillatory reconnection: parameter study of magnetic field strength and background temperature
本文通过二维电阻MHD参数模拟研究磁X点振荡重联，发现内能与磁能比低于0.1时电流密度振荡、欧姆加热和重联喷流温度具有自相似性。
2024-09-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Study of magnetic reconnection at low-$β$ using laser-powered capacitor coils
本文介绍了激光驱动电容器线圈平台micro-MRX，在低β条件下研究磁重联，直接测量到面外电场加速电子并观测到离子声波与电子声波爆发，为实验室磁重联研究提供了新途径。
2024-10-03 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Magnetic reconnection and topological trigger in physics of large solar flares
太阳耀斑可以通过多种观测方法观测和研究日冕高温强磁化等离子体中的{ \em磁重联}现象。对活动区磁场拓扑特性的分析表明，为了构造大规模爆发耀斑的模型，必须考虑{ \em拓扑触发}效应。拓扑触发器不是电阻不稳定性，其导致场配置的拓扑从重连前状态改变为重连后状态。相反，拓扑触发器是全局拓扑的快速变化，这决定了碰撞或无碰撞性质的快速重连。简要评述了与大耀斑有关的强磁场中无碰撞重联理论的研究现状和发展潜力。粒子加速被认为是在崩溃的重联所产生的磁陷阱。为了解释日冕X射线源的形成，在无碰撞近似下，同时考虑了费米加速和电子感应加速器机制。最后，重点讨论了太阳耀斑物理学中亟待解决的问题。
2009-01-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Direct measurement of non-thermal electron acceleration from magnetically driven reconnection in a laboratory plasma
磁重联是一种普遍存在的天体物理过程，它将磁能迅速转化为等离子体流能、热能和非热高能粒子（包括高能电子）的某种组合。在不同的低$β$（plasma-to-magnetic pressure ratio）和无碰撞环境中，理论上提出了各种重联加速机制，包括一阶和二阶费米加速、电子感应加速、沿磁场的平行电场加速以及重联电场的直接加速。然而，迄今为止，它们都没有得到实验证实，因为在实验室实验中直接观察非热粒子加速是困难的，这是由于\textit{in-situ}测量的德拜长度短和\textit{ex-situ}测量的平均自由程短。在这里，我们报告的直接测量加速非热电子从低$β$磁驱动重联实验中使用激光供电的电容线圈平台。我们使用千焦耳雷射来驱动平行电流，以准轴对称几何形状重新连接兆高斯级磁场。测量的电子能谱和由此产生的加速能量的角度依赖性，支持粒子在细胞模拟，表明直接电场加速的平面外重联电场的机制是在工作。使用这种机制的定标能量与天体物理观测直接相关。因此，我们的研究结果验证了建议的加速机制之一的重联，并建立了一个新的方法来研究重联粒子加速与相关制度的实验室实验。
2022-01-25 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Plasmoid-mediated reconnection in solar UV bursts
紫外线爆发是太阳大气中的瞬变现象，在极端紫外线中会持续一至几十分钟的脉冲发射。它们通常显示出响应于磁重联的双向流出的光谱轮廓。为了理解紫外线爆发，我们研究了表面磁性元素的运动如何驱动电流片的自洽形成，从而导致等离子体团介导的重连。特别是，我们想研究大气层中重联高度的作用。我们进行了从太阳表面到高层大气的二维MHD方程的数值实验。受观察的启发，我们将一个小的磁贴片嵌入到一个极性相反的磁场的大系统中。这种配置在初始势场中创建X型中性点。这些模型的特征在于该X点高度处的等离子体β。表面的驱动将X点拉伸成电流片，在电流片中出现等离子体团，并形成双向喷流。这与预期的紫外线爆发或爆炸事件是一致的，我们提供了一个自洽的模型，在这种事件中的重连区域的形成。重力分层给出了一个解释，为什么爆炸事件被限制在一个温度范围内的几个0.1 MK左右，和存在的等离子体团在重联过程中提供了一个理解的时间尺度上的瞬态事件期间观察到的变化。我们的数值实验提供了一个全面的了解紫外线爆发和爆炸事件，特别是如何大气响应的变化，如果重连发生在不同的等离子体β，即在大气中的不同高度。这一分析也提供了新的见解如何紫外线爆发可能与光球埃勒曼炸弹。
2019-07-09 astro-ph.SR
Magnetic Reconnection Process in Partially Ionized Fluids: Insights from the Solar Chromosphere
Universidad Industrial de Santander（桑坦德工业大学）
该研究通过修改MAGNUS代码开展2.5维双流体磁重联模拟，发现带电-中性粒子碰撞驱动太阳色球层磁重联增强，升温18%至110%，能量释放达10²²至10²³。
2026-07-31 astro-ph.SR
The early evolution of solar flaring plasma loops
等离子体环是太阳耀斑活动区的基本结构，控制着整个耀斑爆发过程。标准耀斑模型很好地解释了等离子体环顶部热尖点结构周围磁重联后的演化和爆发，但对磁重联发生前等离子体环的早期演化却知之甚少。考虑到磁场梯度普遍存在于太阳等离子体环中，本文采用磁场梯度抽运（MGP）机制研究耀斑等离子体环的早期演化。结果表明，等离子体的早期演化取决于磁场分布和等离子体环的几何形状，而环的几何形状决定了环顶附近能量的积累和耗散之间的平衡。在MGP过程的驱动下，环顶周围的密度和温度以及等离子体β值在等离子体环演化的早期阶段都会增加。事实上，太阳等离子体环将有两个不同的演化结果：具有相对强的磁场的低的、初始密集的等离子体环由于其最大β值总是小于临界值而趋于稳定，而较高的，具有相对弱的磁场的初始稀释太阳等离子体环由于其β值在太阳辐射后约一小时超过临界值而趋于不稳定。太阳磁化等离子体环的形成。后者可能产生气球状不稳定性，并最终引发随后的磁重联和爆发。这些物理情景为我们理解太阳耀斑的性质和起源提供了新的视角。
2021-10-15 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
Parker Solar Probe In-Situ Observations of Magnetic Reconnection Exhausts During Encounter 1
电流片中的磁重联将磁能转化为粒子能。这一过程可能对太阳附近的太阳风的加速和加热起着重要作用。帕克太阳探测器的观测为研究这个问题提供了一个新的机会，因为它在前所未有的近距离测量太阳的太阳风。在第一次轨道运行期间，PSP在35.7太阳半径处遇到了大量的通过近日点的太阳风电流片。我们对这些电流表进行了全面的调查，发现了21个重联排气的证据。这些排气在日光层电流片、日冕物质抛射和规则的太阳风中被观测到。然而，我们发现，在近日点附近遇到的大多数电流片，那里的磁场最强，等离子体β最低，是与爆发性径向喷流相关的Alfvénic结构，这些电流片似乎没有发生局部重联。我们研究了电流片周围的条件，以解决为什么一些电流片重新连接，而另一些没有。一个关键的区别似乎是跨电流片的等离子体速度剪切的程度：21次重联排气的中位速度剪切是阿尔夫文速度剪切的24%，而检查的43个阿尔夫文电流片的中位剪切是阿尔夫文速度剪切的71%。这一发现可能表明，大的，尽管是亚阿尔夫文的，速度剪切抑制重联。另一种解释是，阿尔夫维尼克电流片是孤立的旋转间断，不会发生局部重联。
2020-01-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Spontaneous non-steady magnetic reconnection within the solar environment
本工作提出了一个2.5维的模拟研究的不稳定性的电流片位于一个介质中具有强烈的密度变化沿电流层。初始的无力配置被观察到经历了两个阶段的演变，包括一个突然的制度过渡从缓慢到快速的重连过程导致系统的最终混沌配置。然而，快速相的开始并不取决于等离子体局部电阻率的任何异常增强，而是Lapenta（2008）* 中发现的新机制的结果，并且只有当存在足够的分辨率时才被捕获。因此，考虑了整体电阻率、整体粘性和等离子体β对整体动力学的影响。这种机制允许从慢到快的重联过渡提供了一个简单而有效的模型，可以模拟太阳大气层内从高色球层到低日冕的几个过程。事实上，理解自发过渡到自馈快速重联状态及其宏观演化是产生所有这些需要快速（和高功率）触发事件的现象的现实模型的第一步和基本步骤（* Lapenta G. 2008年，物理学评论快报，100，235001）。
2009-06-29 astro-ph.SR
Quasi-periodic oscillations in flares and coronal mass ejections associated with magnetic reconnection
我们提出了一个机制，准周期振荡的日冕物质抛射（CME）和耀斑环有关的磁重联爆发太阳耀斑。我们进行了二维数值MHD模拟的磁通量绳喷发，与三个不同的全球伦德奎斯特数的值。在低伦奎斯特数运行中，没有发现振荡行为，而在中等伦奎斯特数运行中，在通量绳底部和耀斑环顶部都激发出准周期振荡。在高伦德奎斯特数运行，准周期振荡也被激发，在同一时间，动力学变得湍流由于在重联电流片的多个等离子体团的形成。在高、中伦德奎斯特数运行中，薄的重联喷流与磁绳底部或耀斑环顶碰撞，并将磁绳底部或耀斑环顶深深地挖开。陡斜激波形成为终止激波，其中重联射流在水平方向上弯曲（而不是减速），导致超声速回流。结构变得不稳定，在磁绳底部和耀斑环顶部的局部高β区出现超声速回流的准周期振荡。我们比较了观测特征的准周期振荡爆发通量绳，后CME电流片，耀斑带和光变曲线，在我们的模拟中发现相应的动力学结构。
2017-09-15 astro-ph.SR
Signatures of ubiquitous magnetic reconnection in the deep atmosphere of sunspot penumbrae
Ellerman炸弹是在活动区和安静太阳的深层大气中具有增强的巴耳末线翼发射和标记磁重联的区域。它们经常在相反磁极非常接近的地区被发现。最近的高分辨率观测表明，埃勒曼炸弹比以前认为的更普遍。我们的目标是确定埃勒曼炸弹在太阳黑子半影区的发生。我们分析了高空间分辨率的观测太阳黑子的巴尔末H-α和H-β线，以及辅助连续通道与瑞典1米太阳望远镜和应用的k-均值聚类技术，系统地检测和表征埃勒曼炸弹。具有埃勒曼炸弹所有定义特征的特征在整个半影区大量发现。这些事件的真实发生率只有在H-β谱线中才能完全理解，因为它具有最高的空间分辨率和较低的色球不透明度。我们发现，半影区拥有一些最高的埃勒曼炸弹密度，只有在太阳黑子周围的护城河超过。一些半影埃勒曼炸弹显示火焰形态和快速的动力学演变。许多半影埃勒曼炸弹以3.7公里/秒的速度快速移动，有时超过10公里/秒。许多半影埃勒曼炸弹从内半影迁移到外半影数百公里，有些继续移动到外半影边界进入护城河。许多半影埃勒曼炸弹被发现在附近的地区具有相反的磁极性。我们的结论是，重联是一个近连续的过程中，在低层大气中的半影的太阳黑子表现在半影埃勒曼炸弹的形式。这些是如此普遍，它们可能是太阳黑子磁能的主要汇。
2021-01-27 astro-ph.SR
The onset of Impulsive Bursty reconnection at a two-dimensional current layer
本文详细研究了嵌入在低β等离子体中的非力自由二维电流层的突然重联现象。由此产生的行为包括两个主要阶段。首先是一个瞬态重联阶段，在该阶段中，层中的电流迅速分散，并且一些磁通重联。这种电流的分散发射了一系列小振幅的磁场和等离子体扰动，这些扰动以局部快和慢的磁音速传播离开零。在这一阶段释放的绝大多数磁能都转化为等离子体的内能，只有极少量的磁能转化为动能。在向外传播的脉冲之后，洛伦兹力和压力的不平衡产生停滞流，其驱动脉冲突发重连的状态，其中当电流密度超过或低于临界值时，快速重连以湍流的方式打开和关闭。在该阶段期间，零电流密度连续地建立在某个临界水平之上，然后非常迅速地消散，并且以随机方式再次建立。有趣的是，在这个准稳态阶段转换的磁能大于在初始瞬态重联阶段转换。在这个阶段，基本上所有的能量都直接转化为内能。这些结果对太阳耀斑和日冕加热具有潜在的重要意义，并为未来的三维研究提供了重要的参考。
2012-05-09 astro-ph.SR
Numerical Simulations of Solar Chromospheric Jets Associated with Emerging Flux
利用二维磁流体动力学（MHD）模拟研究了与出射通量有关的色球喷流加速机制。我们发现色球层和光球层的磁重联产生的慢模激波在色球层喷流的加速机制中起着关键作用。一个重要的参数是磁重联的高度。当磁重联发生在光球附近时，重联出流与等离子体β远大于1的区域碰撞。然后等离子体沿着磁场运动。该运动产生慢模式波。当慢波向上传播时，它发展成一个强的慢激波。当慢激波穿过过渡区时，过渡区被抬升。结果，我们得到了色球喷流作为抬升的过渡区。当上色球层发生磁重联时，由于洛伦兹力和磁场的鞭状运动的共同作用，色球层等离子体被加速。我们发现色球等离子体通过过渡区（陡峭的密度梯度）和从重联点发出的慢激波之间的相互作用被进一步加速。这是一种以前没有讨论过的MHD效应。
2013-01-30 astro-ph.SR
Slow shocks and conduction fronts from Petschek reconnection of skewed magnetic fields: two-fluid effects
在快速磁重联的模型中，磁通转移发生在电流片的一小部分内，触发存储的磁能通过冲击被热化。当初始电流片分离不完全反平行的磁场时，即它们是偏斜的，磁能首先转换为体动能，然后在慢磁声冲击中热化。我们发现，后者类似于平行冲击或流体动力冲击的所有斜角，除了那些非常接近反平行的限制。对于平行激波，重联驱动慢激波的结构最好用离子和电子具有独立温度的双流体方程来研究。这些方程的含时解可用于预测和理解斜磁场重联引起的激波。结果不同于使用单流体模型，如磁流体力学。在双流体模型中，电子被间接加热，因此携带的热通量总是远低于自由流动极限。然而，离子的粘性应力通常接近流体可处理极限。我们发现，对于广泛的斜角和小等离子体β的电子传导前延伸的慢冲击，但仍然在流出射流。在这种情况下，传导在驱动色球蒸发方面所起的作用将比基于单流体反平行模型所预测的更为有限。
2010-06-02 astro-ph.SR
Two-fluid simulations of driven reconnection in the Mega-Ampere Spherical Tokamak
在等离子体启动的合并压缩方法中，在容器内极向场线圈周围形成两个具有平行环向电流的磁通绳，然后合并形成球形托卡马克等离子体。这种启动方法，用于兆安培球形托卡马克（MAST），研究了高伦德奎斯特数和低等离子体β磁重联实验。在本文中，二维流体模拟，以了解潜在的物理过程，并更好地解释实验数据。这些模拟研究的个人和合并的影响，紧纵横比几何和双流体物理合并。理想的自驱动磁通绳动力学耦合到扩散层物理，导致大范围的现象。对于电阻性MHD模拟，通量绳进入标准化电阻率eta <1 E-5的晃动状态。在霍尔-MHD三个制度被发现的定性行为的电流片，取决于电流片宽度的离子声半径的比率。这些是一个稳定的碰撞制度，一个开放的X点制度，和一个中间制度，是非常不稳定的撕裂型不稳定性。在环形轴对称几何中，合并后的最终态是具有嵌套通量面的MAST类球形托卡马克。它还表明，模拟的1D径向密度分布的演变非常类似于汤姆逊散射电子密度测量MAST。根据环形霍尔-MHD模拟的结果，提出了一个直观的解释测量的密度结构的起源。
2013-08-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Signatures of magnetic reconnection at boundaries of interplanetary small-scale magnetic flux ropes
行星际小尺度磁通量绳与环境太阳风中磁场的相互作用是理解日球层磁结构演化的重要课题。通过对1995 ~ 2005年125条小通量绳的观测，发现其中44条具有明显的阿尔芬涨落特征，因此将其归类为阿尔芬波列而非通量绳。磁重联的特征，通常包括一个等离子体射流的约30公里/秒的磁场旋转区域内，是清楚地存在于约42%的通量绳和14%的波列的边界。重联排气经常被观察到显示质子温度、密度和等离子体β的局部增加。约66%的磁绳边界重联事件与大于90 °的磁场剪切角有关，其中73%的重联事件显示磁场大小减小20%或更多，表明磁绳边界反平行重联占主导地位。对1995 - 2005年磁绳边界磁重联的发生率进行了研究，发现磁绳边界的磁重联在太阳活动极大期附近相对较低，而在接近太阳活动极小期时则相对较高。磁绳边界重联事件的平均磁场压低和剪切角也揭示了类似的趋势，从1995年到2005年。我们的研究结果表明，第一次，边界的一个相当大的比例小尺度通量绳具有类似的磁云的属性，在这个意义上说，他们都表现出磁重联的签名。观测到的重联信号可能与小通量绳的形成有关，也可能与通量绳与行星际磁场之间的相互作用有关。
2010-07-14 astro-ph.SR
Deflection of a Filament Eruption with Three Parallel Flare Ribbons via Reconnection at an X-Point
Nanjing University（南京大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究通过磁流体动力学模拟分析了日冕丝喷射中复杂日冕丝带结构的形成机制及丝偏转的物理驱动因素，发现局部重联导致丝偏转，揭示了磁压梯度和磁张力力的作用。
2026-04-25 astro-ph.SR
Ion kinetics of plasma interchange reconnection in the lower solar corona
本文研究了日冕低层等离子体互换重联（IR）的离子动力学，探讨IR通过双峰离子分布混合等离子体并影响太阳风能量平衡的作用，为理解太阳风加热与加速机制提供了初步评估。
2023-10-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Theoretical Model of Pinching Current Sheet in Low-beta Plasmas
磁重联是宇宙中各种爆炸现象的重要物理过程。在以前的研究中，人们发现，快速重联发生时，电流片的厚度成为一个微观长度的数量级，如离子拉莫尔半径或离子惯性长度。本文采用一维磁流体力学（MHD）方法研究了低β等离子体中电流片在洛伦兹力作用下的箍缩过程。已知该问题存在一个忽略气体压力的精确自相似解。我们比较了非线性MHD动力学与解析自相似解。从MHD模拟中，我们发现，随着气体压力的增加，内爆过程偏离解析自相似解的距离为t { \rightarrow } t0，其中t0是解析解的电流片厚度为0时的爆炸时间.我们还发现，在箍缩电流片形成后，产生了一对MHD快模激波，并以t { \rightarrow } t0的形式传播。从Rankine-Hugoniot关系出发，导出了收缩电流片中物理量相对于初始等离子体β的标度律。我们的研究可以帮助我们估计在低\b{eta}等离子体中形成的箍缩电流片中的物理量。
2015-05-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Can Sub-photospheric Magnetic Reconnection Change the Elemental Composition in the Solar Corona?
在恒星的日冕中，低第一电离势（FIP）元素的丰度通常与它们的光球值不同。太阳和太阳型恒星的日冕大多表现出低FIP元素的增强（FIP效应），而更活跃的恒星如M矮星的日冕通常具有逆FIP效应（I-FIP）。在这里，我们观察补丁的I-FIP效应太阳等离子体在AR 12673，一个高度复杂的β/γ/δ活动区。我们认为，合并的太阳黑子，更具体地说，在本影强光桥的本影，是观察I-FIP效应等离子体的首选位置。此外，活动区的磁场复杂性和快速通量出现的主要事件也导致了重复和强烈的耀斑。在穿越本影的耀斑带中色球等离子体的诱导蒸发使得在AR 12673的日冕中观测到四个局部的I-FIP效应等离子体斑块。这些观测结果可以解释的有质动力分馏模型的上下文中预测，等离子体与I-FIP效应的组合物是由来自色球层以下的波的折射。我们认为，在太阳活动区产生I-FIP效应等离子体的波是由合并通量系统的次光球重联产生的。虽然我们只瞥见了I-FIP效应分馏的签名，这种相互作用产生的补丁在太阳上，在高度活跃的M星，它可能是占主导地位的过程。
2020-03-06 astro-ph.SR
Particle-in-cell simulations of particle energization via shock drift acceleration from low Mach number quasi-perpendicular shocks in solar flares
在太阳耀斑的磁重联流出中，可以出现低马赫数、高β的快模激波。这些发生在耀斑环顶上方的激波，可能提供了一些观测到的硬X射线和同期射电辐射的电子源。在这里，我们提出了新的二维粒子在细胞模拟低马赫数/高β准垂直冲击。模拟表明，电子在一定的能量阈值以上经历冲击-漂移-加速。在$E\lesssim 40\sim 100$ keV的能量范围内，热谱和非热谱之间的跃迁能以及来自模拟的谱指数与来自RHESSI的一些X射线谱一致。等离子体不稳定性与激波结构，如修改后的双流和电子哨声不稳定性的动力学色散关系的数值解确定。我们还表明，减少离子/电子质量比的PIC模拟的结果可以缩放到那些与现实的质量比。
2013-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Consequences of spontaneous reconnection at a two-dimensional non-force-free current layer
磁中性点是太阳日冕中能量转换的潜在场所，磁场在中性点处消失。事实上，磁场是相同的零，在这些点表明，为研究电流片的形成和任何随后的电阻耗散阶段，应考虑一个有限的β等离子体，而不是忽略等离子体的压力，因为在过去的情况下往往是这样的。本文用数值方法研究了在非无力平衡状态下，突然出现异常电阻率后，有限电流层的快速耗散。本研究的目的是确定在初始扩散阶段能量是如何重新分配的，以及信息和能量向外传递的性质是什么。电阻率在零点处迅速扩散电流。等离子体压力的存在允许绝大多数自由能被转换成内能。大部分转换的能量被用于直接加热周围的等离子体，只有约3%被转换成动能，从而引起磁场和等离子体中的扰动，该扰动以局部快磁声速度传播远离零。由于初始状态的高度非均匀性，脉冲的传播呈现出复杂的结构。它示出，这种扰动进行没有净电流，因为它传播远离零。在本文的假设下，重联中释放的大部分磁能转化为等离子体的内能，这一事实对于色球和日冕加热问题可能是非常重要的。
2012-02-01 astro-ph.SR
Quiet Sun Ellerman bombs as a possible proxy for reconnection-driven spicules
本研究通过分析太阳望远镜观测数据，探究宁静太阳埃勒曼炸弹与II型针状体的关联，发现部分II型针状体起源于前者，支持磁重联是针状体的潜在驱动机制。
2025-04-07 astro-ph.SR
Propagation of untwisting solar jets from the low-beta corona into the super-Alfvénic wind: Testing a solar origin scenario for switchbacks
本研究通过3D MHD模拟探究自洽太阳喷流能否传播进入超阿尔芬风并产生类似开关背的磁场偏转特征，发现喷流诱导的磁解旋波表现出类似开关背特征但未出现完全反转，为开关背的太阳起源假说提供了新启示。
2024-12-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Steadiness of coronal heating
基于 Solar Orbiter 的 EUI 高分辨率图像数据，发现日冕环加热主要表现为低振幅的稳定亮度变化，缺乏大尺度磁重联证据，表明日冕加热可能由极小尺度切向不连续磁场重联或粘性耗散等非重联过程驱动。
2023-09-10 astro-ph.SR
A model for straight and helical solar jets: II. Parametric study of the plasma beta
喷流是动态的、脉冲的、准直良好的等离子体事件，在许多不同的尺度和太阳大气的不同层中发展。喷流被认为是由磁重联引起的，这是许多天体物理现象的核心过程。在太阳大气层内，类似喷流的事件在许多不同的环境中发展，例如，在活动区附近以及冕洞中，从小的光球针状体到大的日冕喷流，都有不同的尺度。在所有这些事件中，经常观察到螺旋结构和/或扭曲/旋转运动的特征。本研究的目的是建立一个单一的模型，一般可以重现这些喷流事件的观察到的属性。在这项研究中，使用我们的国家的最先进的数值求解器ARMS，我们提出了一个三维磁流体动力学（MHD）模型的太阳喷流事件的参数研究。在磁流体动力学的范例内，我们研究了大气等离子体$β$的变化对类太阳喷流的产生和性质的影响。参数研究验证了我们的模型的射流等离子体$β$范围从$10^{-3}$到$1$，典型的不同层和磁环境的太阳大气。我们的喷流模型可以很好地解释在不同的$β\le 1$螺旋状太阳喷流事件的产生。本文介绍了等离子体$β$改变螺旋喷流形态的新结果，解释了在太阳大气不同尺度和不同层中观测到的不同喷流形状。我们的研究结果使我们能够了解类似喷气事件的激发，触发和驱动过程。我们的模型使我们能够预测由周围环境确定的射流的冲动和能量，以及由此产生的射流的形态学特性。
2016-09-28 astro-ph.SR
Numerical Investigation of Efficient Electron Acceleration at an Unsteady Solar Flare Loop-Top
The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI（高级研究大学校）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；Niigata University（新潟大学）；Musashino Art University（武藏野美术大学）
利用磁流体动力学（MHD）场和引导中心测试粒子计算，研究时变环顶动力学如何调节太阳耀斑中电子的绝热能量。结果表明时变环顶结构提高加速效率，揭示电子加速受多种因素影响。
2026-07-02 astro-ph.SR
Flare Energy Release in the Magnetic Field Polarity Inversion Line During M1.2 Solar Flare of March 15, 2015. Paper I. Onset of Plasma Heating and Electrons Acceleration
我们介绍了对SOL 2015 -03-15 M1.2耀斑的研究，揭示了极性反转线（PIL）中剪切扭曲磁结构中的电子加速和等离子体加热。范围是使非热电子动力学和等离子体加热的高应力磁回路中的PIL相互作用的分析，通过使用X射线，微波，紫外线和光学观测。研究发现，PIL中能量释放的最可能的情形是扭曲的磁通量绳中低位（光球层以上3 μ m）磁环之间的系链切割磁重联。高能电子与最硬的光谱出现在等离子体加热到40 MK的超热温度的开始。这些电子被定位在具有大约1200 G的高平均磁场的宽度为大约0.5 μ m的薄磁通道中。在超热区域中的等离子体β小于0.01。加速电子的密度估计约为10^9 cm^-3，远小于超高温等离子体的密度。非热电子的能量密度通量估计高达3 × 10^12尔格·cm^-2·s ^-1，这比目前可用的辐射流体动力学模型要高得多。这些结果表明，需要发展新的自组成耀斑模型，再现PIL中的3D磁重联与强磁场，能量释放的空间分布，形成高能量密度的非热电子布居和超热等离子体的出现。
2018-05-15 astro-ph.SR
The Development of Magnetic Field Line Wander by Plasma Turbulence
等离子体湍流普遍存在于空间和天体物理等离子体中，介导能量从大尺度电磁场和等离子体流到小尺度的非线性传递，在小尺度下能量可能最终转化为等离子体热。但是等离子体湍流通常也会导致穿过等离子体的磁场的缠结。由此产生的磁场线的漂移可能会显著影响许多重要的物理过程，包括宇宙射线和高能粒子的传播，磁聚变装置中的约束，以及湍流、磁重联和粒子加速的基本过程。详细回顾了磁场线漂移的各种潜在影响，并确定了一些重要的理论考虑，可能会影响天体物理等离子体湍流中磁场线漂移的发展和饱和。亚离子长度尺度的动力学阿尔芬波湍流的非线性gyrokinetic模拟的结果进行评估，了解发展和饱和的湍流磁能谱和磁场线漂移。研究发现，湍流空间和天体物理等离子体通常包含一个随机的磁场，由于强等离子体湍流场的纠缠。未来的工作将探讨如何饱和磁场线漂移变化的等离子体湍流的振幅和热磁压力的比例，称为等离子体β的函数。
2017-07-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional mapping of coronal magnetic field and plasma parameters in a solar flare
Institut für Sonnenphysik (KIS)（太阳物理研究所）；Center For Solar-Terrestrial Research, New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院太阳-地球关系研究中心）；University College London, Mullard Space Science Laboratory（伦敦大学学院穆拉德太空科学实验室）
通过微波和X射线数据，研究日闪中磁场和等离子体参数的三维分布，揭示磁主导环境并为日闪模型提供约束。
2026-03-05 astro-ph.SR
Test particle sampling and particle acceleration in a 2D coronal plasmoid-mediated reconnecting current sheet
本文利用试验粒子与引导中心近似，在二维日冕扇-脊拓扑MHD快照中研究等离子体团介导重联电流片内的电子加速，发现非热电子仅在磁零点附近通过betatron加速获得能量，并指出引导中心近似和采样方法会显著影响非热幂律的估计。
2025-09-29 astro-ph.SR
