New Insights on the High Reconnection Rate and the Diminishment of Ion Outflow
本研究通过粒子网格模拟探究纯电子重联的高重联率与离子外流减弱机制，揭示高离子归一化重联率源于离子扩散区发育不全，高β_i下离子外流减弱与回旋半径超系统尺度导致的随机加速有关，为理解重联结构及状态转变提供新见解。
2025-01-16 physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid Ejections and Loop Contractions in an Eruptive M7.7 Solar Flare: Evidence of Particle Acceleration and Heating in Magnetic Reconnection Outflows
粒子加速和等离子体加热在何处发生与磁重联的关系是太阳耀斑的一个基本问题。我们报告了2012年7月19日SDO/AIA和RHESSI观测到的M7.7耀斑的分析。等离子体团喷射和收缩尖形环形式的双向外流起源于爆发的通量绳和下面的耀斑环之间，速度通常为200-300 km/s，最高可达1050 km/s。这些外流与空间分离的双冠状X射线源与质心分离减少的能量。最高温度位于非热X射线环顶源附近，远低于推断的重联位点附近的收缩尖点的原始高度。这些观察结果表明，粒子加速和等离子体加热的主要场所是在重联流出区域，而不是重联网站本身。此外，有一个最初的上升的X射线和EUV环顶源之前，最近认识到下降，我们归因于多个过程之间的相互作用，包括向上发展的重联和向下收缩的重联环。脉冲相的开始延迟了10分钟，从下降的开始，但与向上的等离子体团，个别回路收缩，和整体的环顶下降，暗示的能量释放率和重连流出速度的密切关系的快速增加相一致。
2013-03-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Kinetic aspects of the ion current layer in a reconnection outflow exhaust
用二维粒子模拟方法研究了X型区域附近重联外流排气中心离子流层的动力学特性。该层由携带垂直电流的磁化电子和未磁化离子组成。离子流体似乎是非理想的，亚Alfvenic，和非耗散。离子速度分布函数包含多个种群，如全球Speiser离子，本地Speiser离子，和捕获的离子。局部Speiser离子在适当旋转的坐标系中的粒子运动很好地解释了离子流体的性质。被捕获的离子是混沌粒子动力学中规则轨道的第一个证明[Chen和Palmadesso，J. Geophys.结果：91，1499（1986）]在自洽PIC模拟中。它们将是重联点附近离子流层的观测特征。
2014-11-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the 3-D structure and dissipation of reconnection-driven flow-bursts
利用大尺度三维粒子模拟方法研究了磁重联驱动的外流结构及其耗散。流出射流从3-D重联与有限长度的x线形式的前线，因为它们传播到下游介质。由于反射和透射的离子，在这个“重连射流阵面”（RJF）之前的大的压力增加减缓了阵面，使得它的速度远低于射流核心中环境离子的速度。结果，RJF减慢并将高速流转向垂直于重联平面的方向。其结果是，RJF作为热化网站的离子体流，并有助于显着的耗散的磁能在重联过程中，即使流出射流是亚音速的。这种行为在二维重联中没有对应物。一个简单的分析模型预测的前端速度和离子体流的能量被耗散的分数。
2014-03-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Role of Separatrix Instabilities in Heating the Reconnection Outflow Region
目前正在研究重联分界线处的微不稳定性在从流入到流出的过渡过程中对电子加热所起的作用。我们发现，非常强的流动剪切在分界线层导致逆流电子分布在分界线周围的区域，成为不稳定的束型不稳定。与早期研究中所看到的类似，随之而来的不稳定性导致了传播静电孤子的形成。我们在这里表明，这个区域的强静电湍流是主要的电子加热网站时，过境从流入流出。加热是由重叠束驱动的静电湍流产生的加热的结果，并且其宏观效应是对整体电子能量平衡的准粘性贡献。我们认为分界线的不稳定性在磁重联的电子能量平衡中起着关键作用。
2018-08-29 physics.space-ph
Two-scale structure of the electron dissipation region during collisionless magnetic reconnection
用PIC方法模拟了无碰撞磁重联，结果表明，电子耗散区沿流出方向呈现明显的双尺度结构.发现电子电流层的长度随着电子质量的减小而减小，接近质子-电子等离子体的离子惯性长度。然而，令人惊讶的是，电子形成了一个高速流出射流，该射流与磁场保持解耦，并从x线向下游延伸了很大的距离。在非常大的系统中，重联的速率仍然很快，与边界条件和电子质量无关。
2007-04-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Origin of Underdense Plasma Downflows Associated with Magnetic Reconnection in Solar Flares
磁重联是一个普遍的过程，它为爆炸性能量释放事件提供动力，如太阳耀斑、地磁亚暴和一些天体物理喷流。磁重联的一个特征是在等离子体阿尔文速度附近产生快速重联流出喷流。在爆发的太阳耀斑中，向耀斑拱廊移动的暗的指状等离子体下降流通常被认为是这种重连驱动流出的主要观测证据。然而，它们的速度往往比重联理论中预期的要慢得多，这对标准耀斑模型中重联驱动的能量释放场景提出了挑战。本文提出了一个太阳耀斑的三维磁流体动力学模型。通过比较模型的预测与观察到的等离子体的下行流的功能，我们得出结论，这些黑暗的下行流是自组织的结构形成在一个湍流的界面区域下面的耀斑终止激波的流出满足耀斑拱廊，类似的超新星遗迹中形成类似的结构的现象。这个界面区域有无数的湍流、电子流和激波，对耀斑能量释放和粒子加速至关重要。
2021-11-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Compression and Reconnection Investigations of the MagnetoPause (CRIMP): A Mission Concept to Uncover the Impact of Mesoscale Reconnection and Plasma Outflow Processes at the Dayside Magnetopause
Space Science Center, University of New Hampshire（新罕布什尔大学空间科学中心）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛与史密森尼天体物理中心）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Georgia State University（佐治亚州立大学）；The Catholic University of America（美利坚天主教大学）；Instituto Tecnológico de Aeronáutica（巴西航空技术研究所）；The Aerospace Corporation（航空航天公司）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Remcom Inc.（Remcom公司）；NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（美国宇航局喷气推进实验室，加州理工学院）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Southwest Research Institute（西南研究院）
CRIMP任务通过两艘相同航天器研究地球磁层边界的小尺度结构和粒子流出，揭示磁鞘小尺度驱动、日侧磁层边界现象和局部等离子体流出对磁重联和能量传输的影响。
2026-08-10 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Study of reconnection-associated multi-scale fluctuations with Cluster and Double Star
本文的目的是评估特定的频谱标度特性的磁重联相关的波动/湍流在地球和尾部流出区的同时观察到的集群和双星（TC-2）航天器在2005年9月26日。由于在星团（X = -14--16 $R_e$）和TC-2（X = -6.6 $R_e$）位置之间发生了有据可查的重联事件，因此有可能对光谱特性进行系统比较，包括波矢量空间中的方差各向异性和尺度相关的光谱各向异性特征。另一个关键因素是航天器上的磁力计是相似的。的比较提供了进一步的证据，在向地/向尾重联流出区域的物理过程的不对称性。方差各向异性和频谱各向异性角估计的多尺度磁波动在尾部流出区域显示的功能是磁流体动力学级联湍流的存在下，当地的平均磁场的特性。向地流出区的多尺度磁起伏表现出更大的功率，缺乏方差和尺度依赖的各向异性，但也有较大的各向异性角。在该区域中，磁场更偶极，驱动湍流的主要过程是流动破碎/混合，可能与湍流老化和非级联相关的多尺度能量源相结合。
2008-06-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron Heating by Parallel Electric Fields in Magnetotail Reconnection
本文基于140个磁尾重联出流样本，利用电子速度分布推断平行电场加速电势，揭示其加热幅度、标度关系及对离子—电子能量分配的作用。
2025-03-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Properties of turbulence in the reconnection exhaust: numerical simulations compared with observations
本文用自洽等离子体模拟方法研究了磁重联流出流中湍流的性质。正如在空间等离子体中通常观察到的那样，磁重联的特征在于湍流的存在。在这里，我们提供了一个直接的比较，我们的模拟与报告的观测重联事件的磁尾调查的电磁场的性质和能量转换机制。特别是，模拟显示的发展与航天器的观测，统计的湍流外流的耗散机制类似于在磁尾重联射流中观察到的，以及湍流的属性作为一个函数的距离从重联X-线的湍流级联。
2018-10-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Self-Similar Outflows at the Source of the Fast Solar Wind: A Smoking Gun of Multiscale Impulsive Reconnection?
本研究通过分析SDO/AIA图像，在极地冕洞观测到超2300次自相似等离子体外流，首次证明其遵循脉冲式交换磁重联的幂律分布，其发生率足以主导快速太阳风的质量与能量通量。
2023-09-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Critical Role of Collisionless Plasma Energization on the Structure of Relativistic Magnetic Reconnection
在磁主导的相对论重联，流入的等离子体耗尽的初始相对论压力在x线和碰撞等离子体加热内的扩散区域是不足以克服这种损失。由此产生的压降导致在x线处的塌陷，基本上是快速重连所需的扩散区域的局部化机制。这个低压区的扩展进一步解释了反平行重联的爆发性质，因为一旦打开流出排气也可以崩溃，这反复触发二次撕裂岛。然而，当存在外部引导场时，可以实现稳定的单个X线重连，因为重连磁场分量在流出处旋转出重连平面，从而提供额外的磁压力来维持打开的排气。
2019-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Identification of active magnetic reconnection using magnetic flux transport in plasma turbulence
在过去的二十年里，磁重联被认为在等离子体湍流的动力学和能量学中起着重要的作用。提出了一种基于磁通量输运（MFT）的湍流等离子体重联识别方法。将该方法应用于二维等离子体湍流的回旋动力学模拟。三个活跃的重联X点的识别结果的报告。前两个X点已经发展出双向电子流出射流。除了电子重联的范畴之外，第三个X点没有双向电子流出射流，因为流动被湍流修改。在所有的情况下，这种方法成功地确定了积极的重联通过明确的向内和向外的通量传输周围的X点。这种输运模式定义了重联，并在MFT的发散中产生了新的四极结构。这种方法有望应用于MMS、帕克太阳探测器和太阳轨道器等航天器任务。
2021-12-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Statistics of Reconnection-Driven Turbulence
磁重联是高导电流体中改变磁场拓扑结构的过程。在标准的斯威特-帕克模型中，这个过程太慢，无法解释观测结果（例如太阳耀斑）。实际上，这一过程必然是普遍存在的，因为天体物理学中的流体是磁化的，流体元素的运动必然会引起磁场冻结线的交叉和磁重联。在湍流存在的情况下，重连与微观等离子体特性无关，并且可能比以前认为的要快得多，如Lazarian & Vishniac（1999）所提出的和Kowal等人（2009，2012）所测试的。然而，在Lazarian-Vishniac模型中考虑的湍流是外部强加的。在这项工作中，我们考虑重联驱动的磁化湍流在现实的三维几何随机噪声发起。我们通过数值模拟表明，随机重联是能够通过其流出之间的相互作用自生湍流。利用功率谱和各向异性标度分析了速度涨落的统计特性，结果表明重联产生了与Goldreich-Sridhar（1995）模型一致的Kolmogorov型湍流.然而，各向异性的统计，强烈影响的动态重联流出。一旦形成了宽湍流区，就形成了典型的各向异性标度$l_\parallel \propto l_\perp^{2/3}$，特别是对于高分辨率模式，因为有更宽的标度范围。重联流出的衰减到类似磁场的波动，其特征在于不同的各向异性标度，强烈依赖于$β$等离子体。此外，估计的重连率弱依赖于分辨率，这表明不需要外部过程来快速重连。
2017-02-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Spectroscopic and Imaging Observations of Spatially Extended Magnetic Reconnection in the Splitting of a Solar Filament Structure
在太阳上，通过光谱观测，只在有限的区域发现了来自磁重联点的双向外流的多普勒频移。如果没有空间分辨的光谱观测，就不能清楚地了解太阳大气中的重联及其外流的分布。磁重联被认为是导致丝状结构分裂的原因，但一直没有明确的证据。在这里，我们使用来自界面区成像光谱仪和太阳动力学天文台的高分辨率数据，报告了太阳磁重联事件的光谱和成像分析。我们的研究结果表明，重联区域延伸到前所未有的长度不少于14，000公里。重连将一个丝状结构分裂成两个分支，最后上面的分支爆发。多普勒频移显示出清晰的双向外流，速度约为100 km/s，在重新连接点之外减速。差分发射测量分析表明，在重联区温度可达10 MK以上，热能远大于动能。这封信提供了明确的光谱证据，证明了太阳暗条在扩展区域内因磁重联而分裂。
2022-11-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Scaling of magnetic reconnection with a limited x-line extent
与所有的二维模型相反，在重联的x线范围是无限长的，我们研究磁重联在相反的限制。平均重连率和流出速度的缩放被建模为x线范围的函数。由于离子动力学尺度下电子的通量输运，沿电流方向的内部x线不对称性发展，并且它在抑制短x线极限下的重联方面起重要作用;平均重连率由于有限的活动区域而下降，并且流出速度的减小与$J \times B$力的减小相关联，这是由J和B分布之间的相移引起的，也是通量传输的结果。
2019-12-13 physics.geo-ph physics.space-ph
On the Cause of Supra-Arcade Downflows in Solar Flares
超拱廊下降流（SAD），黑暗的低密度区域也被称为蝌蚪，在太阳耀斑期间向日传播的模型，提出。有人认为，低密度区的流动通道雕刻的向阳方向的流出射流从重联。由于日华是分层的，因此耀斑区的等离子体密度比下面的拱廊区低。当喷流穿透拱廊时，它们划出了等离子体密度耗尽的区域，这些区域看起来像SAD。目前的解释不同于以往的模型，在重联是本地化的空间，而不是在时间。重连在时间上是连续的，这解释了为什么SAD不是从后面填充的，因为如果它们是由孤立的下降通量管或它们后面的尾流引起的，则是由于时间上的突发重连。重连是局部的空间，因为在标准的二维重连模型中的流出射流在正常（流入）方向上扩大与重连网站的距离，这将不会产生薄的SAD观察。相反，流出射流在空间局部三维重联与平面外（引导）磁场扩展主要在平面外的方向，并保持准直的正常方向，这是与观察到的SAD薄。与平面外（引导）磁场的重联的二维原理验证模拟证实了类似SAD的耗尽区的产生和密度分层的必要性。三维模拟证实，局部重联保持准直。
2013-09-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Jet deflection by very weak guide fields during magnetic reconnection
反平行重联的模拟显示了从x点流出的准直电子喷流，以及相关的高度伸长的“外部电子扩散区”。“新的PIC模拟，离子/电子质量比高达1836，表明喷流被平面外引导场Bg偏转到磁分界线，Bg小到渐近重连场B 0的0.05倍。外电子扩散区发生畸变和破碎，但扩散速率不变。这些结果被解释在电子动力学方面，并进行比较，最近的测量重联射流的磁鞘。
2010-10-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
Local regimes of turbulence in 3D magnetic reconnection
当在自然中研究或在3D模拟中建模时，磁重联的过程与标准的2D范例卡通有一个关键的不同：它伴随着电磁场和等离子体特性的许多波动。我们开发了一种诊断方法来研究重连点周围各个区域的波动谱。我们定义的通量函数的局部值，确定的距离形成的重联网站，在流出和流入的负值正值的区域。我们发现，波动属于两个非常不同的制度取决于当地的等离子体β（定义为等离子体和磁压力的比率）。第一个政权的发展中的重联流出β是高的，其特征在于通过异常的粘度和电阻率导致动量和能量交换的等离子体和电磁波动之间的强联系。但是还有第二个低β区域：它在流入和分界面周围的区域中发展，包括重联电子扩散区域本身。值得注意的是，这种低β等离子体，其中磁压占主导地位，保持层流，即使电磁场是湍流。
2019-10-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electromagnetic Energy Conversion in Downstream Fronts from 3D Kinetic Reconnection
在\citet{vapirev2013formation}先前报道的动力学重联的3D模拟中，对电磁能量方程进行了逐项分析。的演变提出了通常的二维拓扑结构所造成的初始扰动独立的第三维。然而，下游的重联网站，喷射等离子体遇到尚未扰动的预先存在的等离子体，下游前（DF）的形成和不稳定的强密度梯度和不利的局部加速场。等离子体和场之间的能量交换在不稳定性处最强烈，达到几个$pW/m^3$，在负载（能量从场到粒子）和发生器（能量从粒子到场）区域之间交替。相反，能量交换纯粹是重连位点本身处的负载的能量交换，该重连位点本身在围绕x线聚焦并且沿着分界线表面伸长的区域中。坡印亭通量产生在所有的能量交换区域和旅行远离重联网站传输的能量信号的顺序约为$\mathbf S \approx 10^{-3} W/m^2$。
2014-02-01 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Energy conversion and scaling analysis of relativistic magnetic reconnection
Indian Institute of Technology, Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；University of Toronto（多伦多大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
本研究通过相对论性电阻磁流体模拟，验证了磁重联的Sweet-Parker标度，并发现能量转换由电阻电场转至对流电场主导，热能占外流能量近90%。
2025-06-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Relativistic magnetic reconnection in collisionless ion-electron plasmas explored with particle-in-cell simulations
磁重联是各种高能天体中磁能转换和高能非热粒子产生的主要机制，包括具有相对论性离子-电子等离子体的天体（例如，微类星体或活动星系核（AGN）-这是一个缺乏第一原理研究的领域。我们提出了相对论条件下低$β$离子电子等离子体的二维粒子模拟，即，其中流入的磁能超过等离子体静止质量能量。我们确定突出的属性：（i）相对论流入磁化（这里$10 < σ_e < 360$），重联流出占主导地位的热搅拌，而不是散装动能。(ii)在大的流入电子磁化（$σ_e > 80$），重联电场是由体积惯性比由热惯性。它挑战了热惯性范式及其含义。(iii)在扩散区的入口处，流入具有急剧的过渡。这些不是激波，而是粒子弹道运动的结果，所有的粒子都在同一位置反弹，只要入流中的热速度远小于入流E通过B的整体速度。(iv)岛状中心与其余的气流是磁性隔离的，并且可以在它们的中心呈现密度耗尽。(v)重联率略高于非相对论研究。它们最好通过在流出方向上投影的流入相对论阿尔文速度进行归一化，然后导致接近范围（0.14-0.25）的速率，从而允许容易地估计重联电场。
2014-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Non-equilibrium Ionization Modeling of Petschek-type Shocks in Reconnecting Current Sheets in Solar Eruptions
当等离子体状态偏离电离平衡假设时，非平衡电离（NEI）是天体物理等离子体诊断的必要条件。在这项工作中，我们进行快速NEI计算结合磁流体动力学（MHD）模拟和分析的Petschek型磁重联电流片在太阳爆发期间的电离特性。我们的模拟揭示了Petschek型慢模冲击在经典的Spitzer热传导模型和传导通量限制的情况下。结果表明，在激波重联流出区和激波外围的热晕区普遍存在欠电离特征。偏离平衡电离强烈地依赖于等离子体密度。此外，这种偏离对可观察到的目标温度很敏感：高温铁离子受到NEI效应的强烈影响。电离不足也影响合成的SDO/AIA强度，这表明重建的热重联电流片结构的温度或表观宽度可能被显着低估。我们还对经典太阳耀斑几何中的重联电流片进行了MHD-NEI分析。最后，我们发现在重联电流片的下尖端，向下流出与闭合的磁回路碰撞，可以强烈地影响多个SDO/AIA带比沿重联电流片的电位反转之间的欠电离和过电离状态。
2022-11-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetohydrodynamic structure of a plasmoid in fast reconnection in low-beta plasmas: Shock-shock interactions
用二维磁流体力学方法研究了低β等离子体中磁重联中等离子体团的激波结构。使用具有前所未有的分辨率的高精度代码，冲击，不连续性及其交叉点得到解决和澄清。接触不连续性源自三重激波的交叉点，将不同来源的流体分开。等离子体团内部的冲击钻石似乎使超音速流减速。新的冲击钻石和一个缓慢的膨胀风扇内发现Petschek流出。新的冲击钻石的充分条件和天体物理喷流的相关性进行了讨论。
2015-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle-in-cell simulation study of the scaling of asymmetric magnetic reconnection with in-plane flow shear
我们研究了同时含有非对称（反平行）磁场、非对称等离子体密度和温度以及上游区域任意面内等离子体流的系统中的磁重联。这样的配置在地球磁层顶的高纬度地区和托卡马克中很常见。我们调查的对流速度的X-线，缩放的重连率，和条件的流动抑制重连作为上游流速的函数。我们使用二维粒子模拟来捕捉流出区域中的等离子体的混合，比流体建模更好。我们进行模拟与不对称的磁场，模拟与不对称的密度，模拟与磁停参数，两者都是不对称的。对于低于预测截止速度的流速，我们发现与Doss等人提出的理论有很好的比例一致性，J.~ Geophys.~结果：120，7748（2015）。行星磁层，托卡马克，和太阳风的应用进行了讨论。
2016-07-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropic electron heating in turbulence-driven magnetic reconnection in the near-Sun solar wind
我们进行了一个高分辨率的二维全动力学数值模拟的湍流等离子体系统的观测驱动的条件下，以调查之间的相互作用的湍流，磁重联，粒子加热从离子到亚电子尺度的近太阳太阳风。我们发现，湍流等离子体和电磁波动的功率谱显示多个幂律的间隔下到尺度小于电子回旋半径。观察到磁重联发生在对应的电流片的电子惯性长度的顺序，其形成和收缩，由于相互作用的离子尺度的涡旋的厚度。在某些情况下，观察到离子和电子的流出（经典的重联场景），而在其他情况下-通常对于最短的电流片-只有电子射流（“电子重联”）。在重联开始时，电子温度开始增加，并发展出强烈的平行温度各向异性。这表明在强湍流中，电子尺度相干结构可能对电子加热起着重要作用，因为脉冲和局部化现象，如磁重联，可能比与波动相互作用相关的阻尼机制更有效地将能量从电磁场转移到粒子。
2022-05-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Imaging coronal magnetic-field reconnection in a solar flare
磁场重联被认为在整个宇宙1的磁化等离子体系统中发挥着重要作用，包括行星磁层、磁星和黑洞周围的吸积盘。这封信提出了极紫外线和X射线观测的太阳耀斑显示磁重联与清晰的水平，以前没有实现。SDO/AIA的多波长极紫外观测显示，流入冷环和新形成的流出热环，正如预测的那样。RHESSI X射线光谱和图像同时显示了在预期位置加热到>10 MK的等离子体的外观。这两组数据提供了磁重联产生太阳耀斑的确凿证据，验证了流行的耀斑模型的基本物理机制。然而，也观察到了一些新的特征，需要包括在重联和耀斑的研究，如三维非均匀，非稳态和不对称的演变。
2015-02-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Transition of Magnetic Reconnection Regimes in Partially Ionized Plasmas
Boston University（波士顿大学）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；National Aeronautics and Space Administration Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Princeton University（普林斯顿大学）；University Corporation for Atmospheric Research（大气研究大学协会）
本研究通过三流体五时刻模型，系统探索了部分电离等离子体中磁重联模式的转变，揭示了强耦合到快速解耦重联的过渡机制及关键参数影响。
2026-08-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A violin sonata for reconnection
当在自然中研究或在3D模拟中建模时，磁重联的过程与标准的2D范例卡通有一个关键的不同：它伴随着电磁场和等离子体特性的许多波动。我们开发了一种新的诊断方法，地形起伏分析（TFA），以研究在重联网站周围的各个区域的波动频谱。我们发现，波动属于两个非常不同的制度。第一个制度是更好地了解，它的发展在重联流出，其特点是等离子体和电磁波动之间的强联系，导致通过异常粘度和电阻率的动量和能量交换。但是还有第二个新的区域：它在流入和分界面周围的区域中发展，包括重联扩散区域本身。在这种新的状态下，等离子体保持层流，但电磁场强烈波动。我们提出了一个比喻与平稳连续运动的小提琴产生的振动弦发出音乐的弓。
2019-04-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Transition from ion-coupled to electron-only reconnection: Basic physics and implications for plasma turbulence
使用动力学粒子模拟，我们模拟了磁鞘和太阳风的重联条件，即，等离子体β（气压与磁压之比）大于1和低磁剪切（强引导场）。改变模拟畴的大小，我们发现离子的响应变化很大。对于尺度与离子拉莫尔半径相当的重连区域，离子不响应重连动力学，导致具有非常大的准稳态重连率的“仅电子”重连。随着重联畴尺寸的增加，向更传统的“离子耦合”重联的过渡是逐渐的，当磁岛在法线方向上的宽度达到许多离子惯性长度时，离子在排气中被冻结。在此过渡期间，准稳态重联率下降，直到离子完全耦合，最终达到一个渐近值。在这个电子只有离子耦合过渡的排气宽度的离子流出速度的缩放被发现是一致的一个新的重新连接的场线的理论模型。为了具有与重连阿尔文速度相当的离子流的完全冻结的离子排气，需要至少几个离子惯性长度的排气宽度。在湍流系统与磁泡之间发生的重联与波动，使用几何参数，我们估计，完全离子耦合重联需要至少几十个离子惯性长度的磁泡长度尺度。
2019-01-28 physics.plasm-ph physics.space-ph
Laboratory evidence of the halting of magnetic reconnection by a weak guide field
当具有共面但反平行磁场的两个等离子体相遇时，发生磁重联。在接触点处，磁场被局部湮灭，磁能可以释放到周围的等离子体中。理论和数值模拟在处理这一复杂过程中仍然面临许多挑战，其可预测性仍然难以捉摸。在这里，我们测试，通过实验室实验中进行的控制几何形状，改变字段拓扑结构从二维到三维的效果。这是通过施加强度可调的平面外（引导）磁场来实现的。一个强大的减慢，甚至停止对称重联观察到，即使是一个弱导场。与此同时，我们观察到延迟加热的等离子体中的重连区域和修改后的粒子加速，与超Alfvenic流出沿重连层喷射。这些观测突出了在自然和实验室环境中发生的许多重联事件中考虑三维效应的重要性。
2019-09-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Reconnection within the Boundary Layer of a Magnetic Cloud in the Solar Wind
行星际日冕物质抛射（ICME）产生的磁云（MC）前部或后部的扭曲局部磁场往往与周围行星际磁场（IMF）的方向几乎相反。也有观测证据表明，磁重联（MR）外流发生在边界层的MC。本文详细研究了2000年10月3日发生在MC西翼的一次MR事件。在详细的多点研究中仔细检查螺旋MC的大尺度几何形状和MR流出结构。ICME鞘为混合型增殖扩张鞘。这里，新重新连接的开放场线预计将在MC上缓慢滑动，同时导致等离子体混合。对于磁共振，对ACE-Geotail-WIND航天器之间的流片几何形状和流出通道的垂直运动进行了仔细的研究和测试。在磁共振方面的主要发现包括：（1）首次在入流区观测到非Petschek型慢激波间断，（2）观测到与洛伦兹力偏转的电子喷流有关的湍流霍尔磁场，（3）重联电场对质子的加速及其在慢激波间断处的后向散射，（4）在慢激波间断处观测到质子的后向散射。（4）在MC流入边界/分界线附近观察到相对论电子，这些电子可能是由于霍尔电流系统的静电势阱中的非绝热加速、梯度B漂移和通孔加速而出现的;（5）MC流入区的多普勒频移离子声波和朗缪尔波的观测。
2021-08-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Nonthermally Dominated Electron Acceleration during Magnetic Reconnection in a Low-beta Plasma
通过完全动力学模拟，我们研究了在类似于日冕和耀斑的条件下，非相对论质子-电子等离子体中磁重联过程中的电子加速。我们表明，重联导致非热占主导地位的电子加速与幂律能量分布在非相对论性低$β$制度，但不是在高$β$制度，其中$β$是等离子体的热压力和磁压力的比率。在低$β$区，加速电子包含大部分耗散的磁能。一个引导中心电流的描述是用来揭示在体非热超导过程中的电子漂移运动的作用。我们发现，主要的加速机制是一个\textit{Fermi}型加速完成的粒子曲率漂移运动沿电场诱导的重联外流。虽然不同等离子体$β$的加速机制相似，但低$β$重联驱动Alfvénic时间尺度上的快速加速，并从热分布中发展出幂律。低$β$等离子体中磁重联引起的非热主导加速可能对太阳耀斑和其他天体物理系统中的高效电子加速具有重要意义。
2015-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electron-only magnetic reconnection in plasma turbulence
本文采用Hybrid-Vlasov-Maxwell方法模拟了在广义欧姆定律下考虑非线性电子惯性效应的磁化等离子体湍流。当波动能量被注入足够接近离子动力学尺度的尺度上时，离子有效地变得去磁，并且电子尺度的电流片在很大程度上主导了新兴电流结构的分布，与通常的情况相反，通常观察到完整的结构尺寸层次。这些电流片被证明是电子只重联（电子rec）的网站，其中通常的电子排气是不伴随离子流出，这是在定性协议与最近观察到的MMS在地球的湍流磁鞘，下游的弓激波。的电子-rec现象的一些功能被证明是一致的电子磁流体动力学的描述。模拟表明，这种制度的碰撞重联可能会发现在湍流系统中的等离子体过程，如微不稳定性和/或冲击，压倒更常见的湍流级联直接注入能量接近离子动力学尺度。
2020-07-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Complex Structure of Magnetic Field Discontinuities in the Turbulent Solar Wind
使用高分辨率的星团卫星观测，我们表明，湍流太阳风是由不同尺度的磁不连续性，从质子到电子尺度。这些层的结构类似于等离子体中的Harris平衡分布。使用一个多维的不透明度技术，我们表明，这些结构是通过规模连接。支持的磁重联的数值模拟，我们表明，观察是一致的情况下，许多电流层发展的湍流，这些重联事件的流出的特点是复杂的次质子网络的二级岛屿，在自相似的方式。目前的工作建立了“湍流重联”和“湍流重联”的图片，分别援引为无处不在，共存于空间等离子体。
2015-11-10 astro-ph.SR physics.space-ph
