Evolution of reconnection flux during eruption of magnetic flux ropes
Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；Joint Astronomy Programme and Department of Physics, Indian Institute of Science（印度科学学院天文联合项目与物理系）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Amrita School of Physical Science, Amrita Vishwa Vidyapeetham（阿莫瑞塔维斯瓦维德亚佩坦姆大学阿莫瑞塔理学院）
本文通过数值模拟和观测数据研究磁力绳喷发过程中重联磁通量的变化，发现重联磁通量与喷发速度呈强线性相关，为理解日冕喷流的复杂动力学提供了重要见解。
2026-01-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Hall effect on the magnetic reconnections during the evolution of a three-dimensional magnetic flux rope
本文提出了一种新型HMHD数值模拟，研究三维磁通量绳演化过程中的磁场重联，发现霍尔效应使演化更快更复杂，并在零点附近出现扭曲磁场线的重复发展。
2023-05-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Pinching of ICME Flux Rope: Unprecedented Multipoint Observations of Internal Magnetic Reconnection during Gannon's Superstorm
研究利用多颗航天器观测2024年Gannon超级风暴，揭示ICME磁通量绳内部大尺度磁重联及其空间天气意义。
2025-08-30 astro-ph.SR physics.space-ph
The role of guide field in magnetic reconnection driven by island coalescence
许多研究通过模拟长重联电流片来考虑大的弱碰撞系统中的磁重联率是如何缩放的。然而，这种设置忽略了电流片的形成以及扩散区域与提供磁通量的较大系统之间的耦合。最近的磁岛合并，其中自然包括这些功能的研究发现，离子动力学物理是至关重要的，以描述重联率和全球演变的系统。本文考虑了岛合并过程中导场对重联的影响。与早期的电流片研究相反，我们确定了一个有限的范围内的引导场的重联率，外流速度，堆积磁场的大小增加的引导场的增加。Hall-MHD流体模型被发现重现动力学重联率只有一个足够强的引导场，离子惯性打破冻结的条件和流出成为Alfvenic在动力学系统。合并的大岛发生在一个较长的时间尺度上的零引导场的限制，这可能是部分由于镜像不稳定性，发生在上游的重联区。
2016-11-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic flux ropes within reconnection exhausts close to the centers of heliospheric current sheets near the Sun
Chungbuk National University（忠北国立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究通过 Parker 太阳探测器观测日冕电流片附近磁通绳的再连接过程，揭示其形成机制及观测优势。
2025-09-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Statistical description of coalescing magnetic islands via magnetic reconnection
相互作用的磁岛的物理图像为各种物理环境中的某些等离子体动力学提供了有用的范例，例如日冕，日鞘和地球的磁层。在这项工作中，我们推导出一个岛的动力学方程来描述岛屿分布函数（面积和岛屿的通量）的演变受碰撞积分，旨在占岛屿合并过程中的磁重联的作用。利用该方程研究了二维磁岛聚结过程中磁能的逆传递。我们解决我们的岛屿动力学方程数值三种不同类型的初始分布：三角洲分布，高斯分布和幂律分布。几个关键量的时间演化与我们的分析预测一致：磁能衰减为$\tilde t^{-1}$，岛屿的数量减少为$\tilde t^{-1}$，和岛屿的平均面积增长为$\tilde t$，其中$\tilde t$是归一化到特征重联时间尺度的岛屿的时间。研究了分布函数和磁能谱的一般性质。
2021-10-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
On the electron dynamics during island coalescence in asymmetric magnetic reconnection
本文分析了非对称磁重联中快速岛合并过程中的电子动力学。考虑了具有两个非对称跃迁的双周期系统。上层是一个不对称的哈里斯片最初扰动，以促进一个单一的重联网站。下层是一个切向不连续性，促进了许多X点的形成，这些点被快速合并的岛屿分开。在这两层中，磁场和密度都有很强的跳跃，但压力保持不变。我们的分析集中在岛合并过程中的电子碰撞的后果。我们首先集中在电子温度的平行和垂直分量，以建立可能的各向异性和非陀螺的存在。由于模拟的两个不同层之间的直接比较，我们可以区分三个不同感兴趣区域的三种主要类型的行为特征。第一种类型代表传统的不对称重连发生的地区，不涉及岛屿合并。第二种类型的区域显示了两个合并岛屿之间的重连事件。最后，第三个区域确定了两个发散岛之间的区域，在那里没有观察到典型的重联信号。在这些后者的区域中的电子还显示出平顶分布，这是由来自两个最近的重连点的两个相互作用的电子束产生的双流不稳定性的饱和引起的。最后，对无磁致伸缩的分析表明，在面向高磁场区域的下侧存在着明显的双层结构。发现的三种类型的区域调查的显着特点提供了明确的指标，最近推出的MMS美国宇航局的任务，调查磁层顶重连涉及多个岛屿。
2015-11-18 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Scaling of reconnection parameters in magnetic island coalescence: Role of in-plane shear flow
一个二维不可压缩粘流磁流体模型[Mahapatra et.例如，等离子体28，072103（2021）]被用来研究两个有趣的场景下的磁岛合并问题中的重联参数的标度。首先，在固定的系统尺寸改变岛半宽度的效果进行了研究。随着岛半宽的增加，总磁通量增加，导致上游磁场、上游速度场和非归一化重联率增加，而归一化重联率、下游磁场和电流片长度与之无关。有趣的是，重联率与电流片的上下游速度以及纵横比的倒数不同。与斯威特-帕克模型的结果相反。其次，研究了在岛宽度和系统尺寸固定的情况下，平面内剪切流的影响。计算了电流片的厚度和长度、上游磁场和速度场分量、重联率和时间、电流片倾角与剪切流长度尺度和振幅的关系。有趣的是，电流片和扩散区的倾斜角被发现是不同的。这些差异在更强的剪切流中更明显。这些结果与剪切流动的Harris片设置有显着不同。这些结果在地球磁层观测和聚变等离子体实验中具有潜在的应用价值。
2022-11-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Formation of Magnetic Flux Rope during Solar Eruption. I. Evolution of Toroidal Flux and Reconnection Flux
磁通量绳是日冕物质抛射（CME）的核心结构，但关于磁通绳是在太阳爆发前还是在太阳爆发时形成的，一直存在争议。此外，耀斑重联如何塑造爆发的MFR仍然是难以捉摸的三维。在这里，我们研究了通过单个磁弓中的束缚切割磁重联来引发CME的新MHD模拟。模拟如下的整个生命，包括出生和随后的演变，在喷发期间的MFR。在早期阶段，MFR部分地从其环境场分离的磁准分界线层（QSL），具有双J形的足迹的底部表面上。随着重联的进行，两个J形足迹的臂不断分离，J形足迹的钩状部分逐渐扩大并最终闭合，此后，MFR被QSL完全从未重联的区域中分离出来。我们进一步研究了环向磁通在MFR中的演化，并与重联磁通的演化进行了比较。我们的模拟再现了最近在耀斑带变化和瞬变日冕变暗观测中报道的环向通量由增到减的演化模式。环向磁通的增加是由于耀斑重联在早期阶段，将剪切拱圈扭曲的磁力线，而它的减少是由于在MFR的内部的磁力线之间的重联在后期阶段。
2021-09-17 astro-ph.SR physics.space-ph
The island coalescence problem: scaling of reconnection in extended fluid models including higher-order moments
由于在大多数空间等离子体中用真实参数模拟无碰撞磁重联超出了当今模拟的能力，由于全球和动力学长度尺度之间的分离，在模型问题中建立标度关系以便外推到真实尺度是很重要的。最近，大规模的粒子在细胞（PIC）模拟岛聚结表明，时间平均重联率随系统的大小而减小，而在霍尔制度在这样的大尺度的流体系统还没有被研究。在这里，我们执行互补的电阻MHD，霍尔MHD和两个流体模拟使用具有相同的几何形状的十矩模型。与标准的Harris片重联问题相比，Hall MHD不足以捕捉重联区域的物理现象。此外，最近的一组混合动力模拟的结果表明，在这种几何形状的离子动力学的重要性的动机，我们评估的十矩模型再现这样的结果的功效。
2015-11-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
A Brief Review on Particle Acceleration in Multi-island Magnetic Reconnection
简要介绍了多岛磁重联中粒子加速的基本物理和理论研究及粒子模拟研究的最新进展。多岛磁重联中的粒子加速被认为是太阳耀斑和太阳风中高能粒子加速的一种可能机制。理论研究表明，如果粒子运动在重联事件中充分随机化，这种机制可以产生所观察到的高能粒子的幂律能量分布。然而，PIC模拟似乎表明，一阶费米加速机制是无法产生一个幂律粒子的能量分布函数在温和的相对论性多岛磁重联。另一方面，虽然高度相对论性重联的模拟似乎能够产生幂律能谱，但所获得的谱指数通常比通常在太阳风和太阳耀斑事件中观察到的指数为$\sim -5$的软幂律谱更硬。此外，由于三维磁重联中的动力学不稳定性而导致的等离子体加热可能使幂律粒子“热化”，使得多岛重联更难以产生幂律谱。我们讨论了可能导致这些问题的可能原因。
2019-08-24 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.geo-ph
Evolution, structure and topology of self-generated turbulent reconnection layers
我们提出了一个三维磁流体模拟的两个合并磁通绳展示自生和自持湍流重联（SGTR），是完全三维和快速。SGTR的探索对于理解包括日冕在内的天体物理背景下MHD湍流和磁重联之间的关系至关重要。我们研究了SGTR的途径，并应用新的工具来分析重连层的结构和拓扑结构。模拟从2.5D Sweet-Parker重联到2.5D非线性撕裂，然后动态过渡到最终的SGTR相位，该相位是全局准稳态的。过渡阶段主要由一个大的“猫眼”磁通绳的扭结不稳定性和广泛的随机层的增殖。重联层有两个一般的特征厚度尺度与重联率和不同的一个因素约为6：一个内部规模对应的电流和涡度密度，湍流波动，外流射流，和外部规模与场线随机性。重联层的有效厚度是湍流涨落产生的有效重联电场的内尺度，而不是随机厚度。重联层内的动力学与高度拓扑复杂的磁通绳结构密切相关。磁绳结构和独特的中间区域之间的内核和随机分离（“SGTR翼”）的探索是潜在的关键了解SGTR。本研究最后讨论了类质体介导的SGTR和随机观点之间的明显二元论。
2022-09-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observations on a series of merging magnetic flux ropes within an interplanetary coronal mass ejection
日冕物质抛射（CME）是一种强烈的太阳爆发。日冕物质抛射在日地关系中扮演着非常重要的角色，它们对重大的地磁暴和高能粒子事件有着重要的影响。目前还不清楚日冕物质抛射在日光层中传播时是如何演变的。本文报道了1998年3月25-26日用WIND观测到的一次行星际日冕物质抛射（ICME），它由多条磁通量绳组成。这些磁通量绳索正在相互融合。观测结果表明，内部的相互作用（重联）内的多通量绳CME可以合并成大规模的绳，这可能会提高我们的理解CME的行星际演化。此外，我们推测，绳-绳相互作用也可能存在于连续的绳状CME之间，这对空间天气预报具有重要意义。
2018-12-09 physics.space-ph
A Model of Solar Magnetic Flux Rope Eruption Initiated Primarily by Magnetic Reconnection
提出一个新的数值MHD模型，证明太阳磁通量绳的爆发可主要由磁重联触发和驱动，从而解释未达到理想不稳定性条件的爆发观测。
2024-02-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Self-consistent Seeding of the Interchange Instability in Dipolarization Fronts
我们报告了一个三维磁流体动力学模拟研究磁尾重联过程中的双极化锋的形成。在目前的三维模拟中发现的关键新功能是，重联过程中产生的磁通绳重联区域内的发展。这些通量绳是不稳定的扭结模式，并在黎明黄昏方向上引入自发结构。在重联下游形成的偶极锋强烈地受到扭折绳的影响。在锋面处，存在与加速度场方向相反的密度梯度，并导致交换不稳定性。我们提出了一个因果关系的证据，在那里的扭结通量绳的扰动与他们的自然和明确的尺度驱动器和选择的尺度的交换模式中的偶极锋。模拟结果与Themis任务观测到的测量结构进行了验证。
2011-05-03 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
The Mechanisms of Electron Acceleration During Multiple X Line Magnetic Reconnection with a Guide Field
磁岛之间的相互作用被认为在磁重联过程中对电子加速起着重要的作用。本文采用二维粒子模拟方法研究了多X线重联过程中的电子加速问题。通过与导心理论的比较，我们可以分析平行电场、费米和电子感应加速器机制在磁重联演化过程中对电子加速的贡献。结果表明，随着磁重联的进行，在模拟区域内形成了两个磁岛。电子在X线附近的平行电场和两个磁岛收缩产生的费米机制的作用下被加速。然后两个磁岛开始合并为一个，在这个过程中，电子可以通过平行电场和电子感应加速器机制加速。在电子感应加速器加速过程中，电子在磁场被来自X线的高速流堆积的区域中被局部加速。最后，当两个岛合并成一个大岛时，由于大岛的收缩，电子可以进一步被费米机制加速。随着引导场的增加，费米和感应加速器机制对电子加速的贡献越来越小。当导场足够大时，费米和感应加速器机制的贡献几乎可以忽略。
2016-02-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Reconnection Governs the Entire Lifecycle of Solar Eruptive Magnetic Flux Rope
State 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）；School of Opto-electronic Engineering, Zaozhuang University（枣庄学院光电工程学院）
研究通过高分辨率三维MHD模拟发现，磁重联在太阳爆发磁通量绳的整个生命周期中起核心作用，其直接触发爆发并提供主要驱动力，而非经典模型认为的环面不稳定性。
2026-10-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasma Energization in Colliding Magnetic Flux Ropes
磁通量绳通常在整个日光层中观测到，最近的研究表明，相互作用的磁通量绳与一些高能粒子事件有关。在这项工作中，我们进行了二维粒子模拟（PIC）研究的两个磁通量绳（或磁岛）的合并，以及随后的等离子体的碰撞过程。初始化的模拟与两个磁岛嵌入在一个重新连接的电流片。两个岛屿相撞，最终合并成一个岛屿。在此过程中，随着磁能被释放并转换为等离子体能量，粒子被加速，包括由理想电场引起的体动能增加，以及由流体压缩和非理想电场引起的热能增加。我们发现，这些不同的反射机制的贡献都是重要的，并相互比较。流体剪切和非旋向压力张量也有助于能量转换过程。对于不同的盒子大小范围从$L_x \sim 25$-$100 d_i$和离子-电子质量比$m_i / m_e = 25$，100和400的模拟，我们发现，一般的演变是定性相同的所有运行，和的ESTA仅弱依赖于系统的大小或质量比。这些结果有助于我们理解太阳和日光层环境中的等离子体放电。
2018-09-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Characterization of Magnetic Flux Contents for Flux Transfer Events and its Implications for Flux Rope Formation at the Earth's Magnetopause
本文利用MMS卫星的GS重建和SuperDARN观测，表征磁层顶FTE磁通量绳的环向与极向磁通量，并将其与电离层重联通量对比，以揭示磁通量绳的形成机制。
2023-09-16 astro-ph.EP physics.space-ph
On Flux Rope Stability and Atmospheric Stratification in Models of Coronal Mass Ejections Triggered by Flux Emergence
通量出射被广泛认为在日冕物质抛射的起始中起着重要的作用。Chen-Shibata（2000）模型解决了新兴通量和通量绳喷发之间的联系，可以通过数值计算来研究通过光球的新兴通量如何影响预先存在的日冕通量绳的喷发。模型的初始条件和重联微观物理的敏感性进行了研究与参数的研究。特别是，我们的目标是了解在X点坍缩的背景下的日冕通量绳的稳定性和边界驱动的影响，在未分层和分层的大气。在没有驾驶的情况下，我们评估X点附近的波的行为。应用边界驱动技术，研究了重联微物理和大气层结对爆发的影响。我们发现，陈柴田平衡可以是不稳定的X点崩溃，即使在没有驱动，由于波积累在X点。然而，可以通过降低等离子体的可压缩性来稳定平衡，这允许小振幅波通过X点而不累积。通过光球边界驱动的模拟，评估了重联微物理和大气层结对所产生动力学的影响：我们表明系统的演化主要由全球磁场的结构决定，对磁重联的微物理几乎不敏感;在分层大气中，我们发现了一种新的机制，周期性的行为，在重联网站背后的上升通量绳作为一个可能的解释类似的现象，在太阳和恒星耀斑观察。
2014-08-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
First observation of magnetic flux rope inside electron diffusion region
磁通绳在磁重联过程中起着至关重要的作用。它们被认为主要是由电子扩散区（EDR）中的撕裂模不稳定性产生的。然而，在EDR内部从未观察到它们。在这里，我们提出了第一个观察到的MFR内的EDR。分叉的非无力MFR，在L方向上的宽度为27.5de，在N方向上的宽度为4.8de，正在远离X线。在MFR内部，检测到强能量耗散。MFR可以调制EDR中的电场。我们重建了电子尺度MFR的磁拓扑结构。我们的研究促进了对磁流变液初始状态及其在磁重联电子尺度过程中作用的理解。
2020-11-20 physics.plasm-ph physics.space-ph
Small-scale magnetic islands in the solar wind and their role in particle acceleration. Part 1: Dynamics of magnetic islands near the heliospheric current sheet
在keV-MeV范围内的离子通量的增加，有时会观察到附近的日光层电流片（HCS）期间，当其他来源的缺席。这些类似于太阳高能粒子（SEP）事件，但事件较弱，显然是局部的。基于带电粒子的冲击加速或由于行星际电流片处的磁重联引起的粒子加速的传统解释是没有说服力的。相反，我们认为，在HCS和太阳风中较小的电流片处发生了周期性的磁重联（Zharkova & Khabarova 2012），其结果是粒子被动态演变的次级电流片和磁岛包围（Zank et al. 2014; Drake et al. 2006 a）。与磁岛相关的捕获和加速过程的有效性部分取决于HCS的拓扑结构。我们发现，HCS具有波纹叠加在大规模的平坦或波状结构。我们推测，波纹可以有效地限制等离子体，并提供托卡马克的条件，有利于合并和/或合同的小规模磁岛的外观。被捕获在合并岛附近并经历多次小规模重联事件的粒子被感应电场加速，并在收缩磁岛时经历一阶费米加速（Zank等人，2014）。我们提出了多航天器观测的磁岛合并和粒子的磁岛合并在没有其他来源的情况下，提供支持的理论和模拟，显示粒子的磁岛合并和收缩的重连相关的过程。
2015-09-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasma Dynamics and Nonthermal Particle Acceleration in 3D Nonrelativistic Magnetic Reconnection
该研究通过大尺度全动理学模拟探究弱、强引导场下三维磁重联的等离子体动力学与非热粒子加速，揭示了不同区域的主导动力学机制与粒子注入规律，验证了费米加速理论，对太阳物理和天体物理研究有广泛意义。
2024-04-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Reconnection as the Key Mechanism in Sunspot Rotation Leading to Solar Eruption
针对NOAA 12158大型黑子旋转引发太阳爆发，研究用数据启发的MHD模拟表明，关键机制并非扭转通量绳的理想不稳定性，而是剪切磁场中电流片快速磁重联触发爆发。
2023-10-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Eulerian and Lagrangian electron energization during magnetic reconnection
本研究通过粒子网格模拟比较磁重联中欧拉与拉格朗日电子能量化模型，发现两者在磁岛边缘预测差异显著，且强磁曲率可破坏拉格朗日模型的磁矩守恒，需谨慎选择模型。
2025-04-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional magnetic reconnection in particle-in-cell simulations of anisotropic plasma turbulence
我们使用3D完全动力学粒子模拟来研究磁重联的发生在各向异性反向传播的低频Alfvén波与临界平衡理论一致的衰减湍流的模拟。我们观察到的小规模的电流密度结构，如电流丝和电流片的形成，以及形成的磁通量绳的湍流级联的一部分。在模拟域中存在的大的磁结构保持初始各向异性，而湍流级联产生的小尺度结构的各向异性较小。为了量化我们的模拟域中重连的发生，我们开发了一套新的指标，基于强度阈值来识别重连事件，其中离子和电子都在3D粒子模拟中被加热和加速。根据这些指标的应用，我们确定了重联事件的发生在模拟域中，并详细分析了这些事件之一。这一事件与两条磁绳的重联有关，相关的离子和电子排气呈现出复杂的三维结构。我们研究了沿着经过重联区域附近和穿过重联区域的人造航天器轨迹记录的等离子体和磁场波动的分布。我们的研究结果表明，在太阳风的各向异性Alfvénic湍流级联产生的磁通量绳内的小尺度重联事件相关的粒子加热和加速的存在。这些事件与电流结构有关，电流结构的大小为几个离子惯性长度。
2021-03-24 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Radiative Magnetohydrodynamic Simulation of the Confined Eruption of a Magnetic Flux Rope: Unveiling the Driving and Constraining Forces
本研究通过三维辐射磁流体动力学模拟，分析磁通量绳约束爆发的演化驱动力与约束力，明确重力、洛伦兹力及磁重联在爆发不同阶段的作用，揭示环向场张力约束爆发的机制。
2023-08-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Maximum Particle Energy Gain During Magnetic Reconnection
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；IREAP, University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校综合相对论天体物理研究所）；The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；Institute for Physical Science and Technology, University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校物理科学与技术研究所）；Joint Space Science Institute, University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校联合空间科学研究所）
研究磁重联中粒子最大能量增益的机制，发现其由磁岛合并次数决定，且与系统规模相关。
2025-12-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Escape of Flare-accelerated Particles in Solar Eruptive Events
脉冲太阳高能粒子事件被广泛认为是由于太阳爆发事件产生的耀斑加速粒子迅速逃逸到行星际介质中。然而，根据这类事件的标准模型，被耀斑重联加速的粒子应该仍然被困在构成日冕物质抛射的通量绳中。这些粒子应该很晚才能和大量的喷出物一起到达地球。为了解决这个矛盾，我们已经扩展了我们以前的轴对称模型的耀斑加速粒子逃逸到完全三维（3D）的几何形状。我们报告的结果，磁流体动力学模拟的日冕系统，其中包括一个双极活动区嵌入在一个背景的全球偶极子场结构的太阳风。我们的模拟显示，多个磁重联事件发生之前和期间的CME爆发和行星际传播。除了建立通量绳的事件之外，开放场和CME之间的重联将闭合的日冕耦合到开放的行星际场。耀斑加速的粒子最初被捕获在日冕物质抛射中，因此可以沿着磁重联的尾迹进入开放的行星际磁场。这些3D结果与我们以前的计算之间的一个关键区别是，交换重联允许加速粒子从CME通量绳深处逃逸。我们估计的粒子逃逸通道的空间范围。耀斑加速和释放的高能粒子通过CME/开放场耦合之间的相对定时也被确定。我们的所有结果都比观测结果好。
2019-09-30 astro-ph.SR physics.space-ph
X-point collapse and saturation in the nonlinear tearing mode reconnection
本文研究了二维平板结构中电阻撕裂模的非线性演化。我们表明，在强驱动的制度（大Δ '），崩溃的X点发生，一旦岛宽度超过某一临界值~1/Δ'。形成电流片，重连随时间呈指数增长，增长率约为η ^1/2，其中η是电阻率。如果当前片的纵横比足够大，则片本身可以变得撕裂模式不稳定，从而产生次级岛，然后次级岛与原始岛合并。饱和状态取决于Δ '的值。对于较小的Δ '，饱和振幅为~ Δ'，并且定量地与理论预测一致。如果Delta'足够大，足以使X点塌陷发生，则饱和振幅显著增加，并且变得与Delta'无关。
2005-07-28 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Stereoscopic diagnosing of a filament-cavity flux rope system by tracing the path of a two-sided-loop jet
精细磁结构对于理解太阳暗条的形成、稳定和爆发具有重要意义，但至今仍是一个有待解决的问题。利用太阳动力学天文台和日地关系天文台的立体观测资料，研究了双面环形喷流（TJ）的产生机制和喷流等离子体向上覆的平行腔系统的喷射过程。我们发现，双边环喷流的产生是由于新兴的磁通环和上覆的暗条之间的磁重联。在初始阶段，射流的两臂沿丝条轴线喷射。然后，北臂分叉成两个部分，约50毫米的重联网站。分叉后，两个分叉部分分别沿着细丝轴和容纳细丝的空腔。通过跟踪磁丝中TJ的喷射等离子体流，不仅测量到磁丝中存储的磁扭曲至少为5 $π$，而且发现磁丝-腔磁绳系统的精细磁结构与磁通量绳模型的理论结果符合得很好。
2022-06-28 astro-ph.SR physics.space-ph
The Rotation of Magnetic Flux Rope Formed during Solar Eruption
太阳暗条的爆发经常表现出围绕其上升方向的旋转运动，但仍然难以理解是什么机制支配着这种旋转，以及这种旋转如何与爆发前暗条（和同空间S形）的初始形态、暗条手征性和磁螺旋度相关。传统的观点认为旋转是磁通量绳（MFR）经历理想扭结不稳定性的结果，在解释这些关系时仍然存在混乱。在这里，我们提出了另一种解释的旋转在喷发过程中，通过分析磁流体动力学模拟，其中磁重联启动喷发从剪切拱廊配置和MFR形成在喷发过程中通过重联。模拟再现了一个反S形的MFR与右旋手征，和这个MFR的轴逆时针旋转，而上升，这与一个典型的灯丝喷发从双视角观察到的。通过计算模型化的MFR爆发过程中的扭曲和扭动数，发现伴随旋转，MFR轴的非局域扭动减小，而其周围磁力线的扭曲增加，这与将磁扭曲转化为MFR轴扭动的扭结不稳定性不同。
2022-02-18 astro-ph.SR physics.space-ph
The configuration and failed eruption of a complex magnetic flux rope above a δ sunspot region
目标。我们研究了NOAA AR 11515中δ黑子区上方的一个复杂通量绳的结构，以及它在一次受限的M5.3级耀斑期间的爆发膨胀。方法.利用SDO/HMI提供的连续强度图像和光球矢量磁图研究了δ黑子的形成。我们利用SDO/AIA提供的EUV和UV图像，以及RHESSI记录的硬X射线发射来研究喷发细节。利用非线性无力场（NLFFF）方法外推日冕磁场，通过计算磁绳的扭曲数Tw和挤压因子Q来识别磁绳。我们通过一个改进的Powell混合方法搜索零点。结果两个新兴黑子群之间的碰撞形成了δ黑子。一个秃斑（BP）形成的碰撞位置，上面的一个复杂的磁绳被确定。磁通绳具有多个层，具有一个紧凑端和一个分叉端，具有从芯到边界减小的Tw。零点位于磁通绳上方。爆发过程由V形日冕结构的前体耀斑、暗条的上升和暗条下方的耀斑组成，与NLFFF的拓扑结构（包括零点、BP和双曲通量管的通量绳）有很好的对应关系。两套耀斑后环和三个耀斑带支持的磁通绳的分叉配置。结论.发生在零点处的前兆重联削弱了上覆约束，使磁通绳上升，符合突破模型。主相重连（可能发生在BP或HFT）有助于磁通绳上升。结果表明，δ斑位形提供了一个易于形成复杂磁位形的环境，这些磁位形将共同作用产生活动。
2021-02-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Validation and interpretation of three-dimensional configuration of a magnetic cloud flux rope
2012年6月16-17日期间，一个磁场强度达到$\sim$ 40 nT的“强”磁云（MC）与太阳上确定的预先存在的磁通量绳（MFR）相关联。MC的特点是准三维（3D）磁通绳模型的基础上，在现场测量的风航天器。量化了磁通量含量等参数。此外，与相应的测量金星快车（VEX）航天器在日心距离0.7 au和角间距$\sim 6^\circ$在经度交叉相同的结构的相关性研究进行验证MC模拟结果。风和VEX磁场测量之间的空间变化归因于结构的3D配置，其特征在于打结的通量束。通过对MC和太阳源区的磁通量含量的比较表明，伴随M1.9耀斑的三维重联过程可能对应于起源于相反极性足点的已有MFR磁力线之间的磁重联。在这种情况下，这样的过程减少了喷发的磁通绳中的轴向磁通量的量，减少了大约50%。
2022-04-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Multi-species Ion Acceleration in 3D Magnetic Reconnection with Hybrid-kinetic Simulations
本研究通过首个具备足够尺度分离的3D混合模拟，揭示磁重联中碎片化通量绳驱动的费米加速是多物种离子加速的主导机制，解释了不同荷质比离子的加速差异及幂律谱特征，与原位观测结果吻合。
2024-01-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Intermittent Electron-Only Reconnection at Lunar Mini-Magnetospheres
本文通过高分辨率二维全动力学模拟，发现月球迷你磁层中发生间歇性电子-only 磁重联，产生磁岛和强平行电子流，并增强质子反射，驱动太阳风电磁波动。
2024-02-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Electron Agyrotropy during Rapid Asymmetric Magnetic Island Coalescence in Presence of a Guide Field
本文分析了在有无引导场的非对称重联中，电子速度分布在岛合并过程中的性质。在先前的研究中，在没有引导场的情况下，确定了三个主要结构域，即具有不同重连演变的X-、D-和M-区域（Cazzola等人，2015）。这些区域在这里也在具有引导场的情况下被标识。我们研究了偏离各向同性和gyrotropic行为通过不同的鲁棒检测算法在文献中提出的。虽然在没有引导场的情况下，这些指标显示出总体一致性，但当引导场存在时，观察到一些相关区域内的无旋性差异，例如在分界线和磁岛内部。此外，根据多尺度磁球任务的新观测结果，分析了这些域中的电子速度相空间。
2016-08-02 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle Acceleration in Magnetic Reconnection with Ad hoc Pitch-angle Scattering
磁重联过程中的粒子加速是空间、太阳和天体物理等离子体领域的一个长期课题。最近的磁重联的3D粒子模拟表明，由于3D场线混沌，粒子可以离开通量绳，允许粒子访问额外的加速站点，通过费米加速获得更多的能量，并发展出幂律能量分布。这种3D效果在传统的2D模拟中不存在，在2D模拟中，由于粒子在场线上的运动受到限制，因此它们被人为地限制在磁岛上。然而，全3D模拟对于大多数研究来说都是昂贵的。在这里，我们试图重现3D的结果，在2D模拟中引入特设的俯仰角散射的一小部分的颗粒。我们表明，散射粒子能够运输出2D岛屿，实现更有效的费米加速，导致高能粒子通量的显着增加。我们还研究了散射频率对非热粒子谱的影响。这项研究有助于实现磁重联中粒子加速的完整图像。
2022-05-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
The roles of fluid compression and shear in electron energization during magnetic reconnection
空间和天体物理重联点的粒子加速是磁重联研究中尚未解决的重要问题。早期的动力学模拟已经确定了与粒子漂移运动相关的几种加速机制。在这里，我们表明，对于足够大的系统，由于粒子漂移运动的湍流过程可以被描述为流体的压缩和剪切，并且剪切湍流与高能粒子的压力各向异性成正比。通过对全动力学模拟结果的分析，我们发现在弱引导场作用下，高能粒子重联的加速主要是压缩效应，当引导场占重联分量的50%时，压缩效应和剪切效应相当.空间分布的这些扰动效应表明，重联排气，收缩岛，岛合并区是三个最重要的区域压缩和剪切加速。本研究将粒子导引中心漂移运动引起的粒子运动与高能粒子输运理论中的背景流体运动引起的粒子运动联系起来。为建立大尺度重联加速（如太阳耀斑）的粒子输运模型提供了基础。
2018-03-13 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic Reconnection Onset via Disruption of a Forming Current Sheet by the Tearing Instability
最近的认识，斯威特-帕克电流片是严重不稳定的二次撕裂（等离子体）不稳定性意味着这样的电流片不可能发生在真实的系统。这表明，为了理解磁重联的发生，需要考虑电流层形成时撕裂不稳定性的增长。这样的分析是在这里的背景下，非线性电阻MHD的一般的时间相关的平衡，代表一个逐渐形成的电流片。结果表明，两个发病制度，单岛和多岛，是可能的，取决于电流片形成的速率。一个简单的模型被用来计算这两个政权之间的过渡的标准，以及在那一刻的重联开始时间和电流片参数。对于典型的日冕参数，该模型产生的结果与观测一致。
2016-02-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
