Thermally enhanced tearing in solar current sheets: explosive reconnection with plasmoid-trapped condensations
在耀斑相关的电流片，撕裂不稳定性可能会触发爆炸性重联和等离子体团的形成。我们探讨了如何通过爆炸性重联过程，其特征在于形成的等离子体团的相互作用和陷阱冷凝等离子体的热和撕裂模式相互加强在太阳日冕中的电流片的碎片。我们使用电阻磁流体动力学（MHD）模拟的二维电流层，将光学薄辐射能量损失和背景加热的非绝热效应，使用\texttt{MPI-AMRVAC}。我们的参数调查探讨了不同的折射率和等离子体- $β$量化的不稳定性增长率的线性和非线性制度。我们注意到，对于$10^{-4} - 5 \times 10^{-3}$内的无量纲电阻率值，我们得到了热不稳定性和撕裂行为相互加强的爆炸行为。这显然低于纯电阻爆炸等离子体团形成的通常临界伦德奎斯特数范围。非线性增长率遵循弱幂律依赖与电阻率。在演化的非线性阶段，由于热不稳定性和撕裂不稳定性，电流片的碎裂和等离子体团的形成。在Lundquist数（$S_L$）范围$4.6 \times 10^3 - 2.34 \times 10^5$内注意到等离子体团的形成。我们量化的时间变化的等离子体团的数量和密度填充因子的等离子体团为不同的物理条件。我们还发现最大等离子体团数的尺度为$S_L^{0.223}$。在非线性聚合的等离子体团链中，局部的冷凝结聚集，实现了类似于日冕雨或日冕对流的密度和温度对比。
2022-08-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the tearing instability of highly elongated current sheets
撕裂不稳定性的严格理论在数学上是相当复杂的。因此，本说明的目的是证明他们的主要结果可以复制一个简单的定性分析各自的磁流体动力学（MHD）方程。
2018-09-17 physics.plasm-ph
Observational Signatures of Tearing Instability in the Current Sheet of a Solar Flare
磁重联是各种天体物理现象中将磁能转化为等离子体能和粒子能的基本物理过程。在这封信中，我们展示了一个独特的太阳耀斑数据集，其中各种等离子体团是由一个不断拉伸的电流片形成的。EUV图像捕捉到了重连流入、流出，特别是重复出现的等离子体团（等离子体团）。X射线图像揭示了电流片下端的非热发射源，可能是捕获了足够数量的高能电子的大等离子体团。在射电域，观测到一个向上缓慢漂移的脉动结构，随后是一对罕见的反向漂移结构。这些结构被认为是映射的演化的初级和次级等离子体团形成的电流片。我们对不同位置和尺度的等离子体团的研究结果揭示了湍流电流片中的动力学、等离子体加热、粒子加速和输运过程，并为级联磁重联过程提供了观测证据。
2022-01-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The three-dimensional evolution of ion-scale current sheets: tearing and drift-kink instabilities in the presence of proton temperature anisotropy
我们提出了第一个三维混合模拟的离子尺度电流片的演变，与温度各向异性和相关的动力学不稳定性的撕裂不稳定性和粒子加热的增长的作用的调查。我们确认的离子回旋和消防水龙带不稳定性，以提高或抑制重联的能力，分别。模拟结果表明，持久的三维结构的出现，包括补丁重联网站和窄带漂移扭结不稳定性，抑制重联薄电流片与弱导场的快速增长。还讨论了太阳风电流片三维演化的潜在观测特征。我们的结论是动力学不稳定性，所产生的非麦克斯韦离子种群，是显着的三维电流片的演变，和二维的研究加热率的重联因此可能高估的能力薄，离子尺度的电流片加热的太阳风重联。
2014-11-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
Suppression of the collisionless tearing mode by flow shear: implications for reconnection onset in the Alfvénic solar wind
本文分析强剪切流对无碰撞撕裂模的抑制效应，发现阿尔芬速度剪切流可完全稳定该模，并改变其标度行为，从而解释帕克太阳探测器观测到的近太阳阿尔芬太阳风中重联事件稀少。
2025-08-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton temperature anisotropy and magnetic reconnection in the solar wind: effects of kinetic instabilities on current sheet stability
我们通过二维混合模拟研究了质子各向异性驱动的动力学不稳定性对磁重联发生的作用。研究了在周围等离子体中存在质子温度各向异性时电流片的无碰撞撕裂。我们的结果证实，电流片区域内的各向异性质子可以显着增强/稳定电流的撕裂不稳定性。此外，大质子温度各向异性激发的线性不稳定性相关的波动可以显着影响等离子体的稳定性和扰动的电流片，触发撕裂不稳定性。我们发现，这样一个复杂的耦合导致更快的撕裂演化的制度，具有较大的垂直温度时，离子回旋不稳定性产生的各向异性质子分布函数。相反，在存在相反的各向异性的情况下，由具有较大平行温度的不稳定背景质子激发的消防水带波动不能有效地使电流片不稳定，电流片在消防水带饱和后长时间保持稳定。我们讨论了这种新的耦合对太阳风和日球等离子体动力学的可能影响。
2012-12-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Hall-mediated resistive tearing instability of highly elongated current sheets
本文全面描述了电阻撕裂不稳定性的双流体模型中涉及的各种制度。这些包括两个新的制度，这种不稳定性，这对应于长波模式，可以在高度拉长的电流片发展。这一问题与大Lundquist数磁流体动力学（MHD）物体中快速磁重联和磁湍流的研究有关。
2018-11-28 physics.plasm-ph
Magnetic reconnection: Self-similar current sheet collapse triggered by "ideal" tearing
利用MHD模拟方法研究了在高Lundquist数（$S\gg10^4$）下坍缩电流片中通过“理想”撕裂模的快速重联的发生和演化。我们首先确认，随着崩溃的进行，快速重联被触发之前，Sweet-Parker型配置可以形成：在线性阶段等离子体团迅速增长的几个阿尔文倍时，预测的“理想”撕裂阈值$S^{-1/3}$接近从上面;线性阶段后，初始不稳定性，X点崩溃和重组非线性。我们发现，这些引起的撕裂事件的层次结构重复越来越快，在越来越小的尺度上的电流片，对应于触发的“理想”撕裂在重整化伦德奎斯特数。在电阻性磁流体动力学中，这一过程应以微观尺度下亚临界（$S \leq10^4$）Sweet Parker片的形成而结束。我们提出了一个简单的模型描述的非线性递归演化，解释了初始片的破坏的时间尺度。
2015-10-22 physics.plasm-ph
Viscous effects on nonlinear double tearing mode and plasmoid formation in adjacent Harris sheets
本文基于NIMROD程序中的电阻MHD模型，研究了粘性对相邻Harris片中双撕裂模（DTM）演化的影响。类似于撕裂模式在传统的单哈里斯片，过渡观察到在生成的正常和怪物等离子体团在Pr = 1。在DTM的Pr < 1状态下，正常等离子体团（小等离子体团）与怪物等离子体团一起产生，而在单撕裂模（STM）情况下，没有观察到这样的产生。当Pr高于临界值时，怪物等离子体团的产生停止。相应地，在Pr < 1的区域，四极流沿极向平流，但在Pr > 1的区域，这种流平流被抑制。
2022-11-16 physics.plasm-ph
Fast reconnection in a coronal torn plasma sheet
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Yunnan Key Laboratory of Solar Physics and Space Science（云南太阳能物理与空间科学重点实验室）
研究通过观测日冕等离子体片的演变，揭示了等离子体体在磁重联过程中的关键作用，表明其形成与喷射能显著提高重联速率并促进快速重联。
2026-02-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Two-dimensional modeling of the tearing-mode-governed magnetic reconnection in the large-scale current sheet above the two-ribbon flare
我们尝试用二维数值模拟的方法，用Lundquist数$S=10^6$来模拟在重力分层的太阳大气中的双带耀斑期间的磁重联。我们发现撕裂模不稳定性导致了重联电流片（CS）内部的非均匀湍流，并引发了重联的快速相。快速重联带来了额外的磁场耗散，从而明显提高了重联率。在CS的能谱显示幂律图案和等离子体团的动力学支配相关的光谱指数。我们注意到，能量耗散发生在100-200 km的$l_{ko}$尺度上，对应的CS厚度在1500 - 2500 km之间，符合泰勒尺度$l_T=l_{ko} S^{1/6}$。终端激波（TS）出现在耀斑环上方的湍流区，是加热耀斑环的重要贡献者。大量的磁能通过TS转换成动能和热能，并且累积加热速率大于动能转移速率。此外，湍流在某种程度上被TS放大，其幅度与TS的局部几何形状有关。
2022-06-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Optimal Energy Growth in Current Sheets
本文研究了电流片线性微扰中瞬态增长的可能性。由电流片组成的背景场的电阻磁流体动力学（MHD）算子是非正常的，这意味着相关的本征值和本征模可以是非常敏感的扰动。在撕裂电流片的线性稳定性分析中，我们表明，模式阻尼为$t\rightarrow\infty$可以产生瞬态能量增长，贡献更快的增长率和更高的能量实现（在一个固定的有限时间内）比不稳定的撕裂模式从正常模式分析。我们确定的瞬态增长撕裂稳定和撕裂不稳定的制度，并讨论我们的结果在太阳大气中的过程，如耀斑和日冕加热的后果。我们的研究结果有显着的潜在影响，如何快速电流片可以被打乱。特别是，由于（渐近）阻尼模式的瞬态能量增长可能会导致加速电流片变薄，因此，更快的等离子体团不稳定性的发病率相比，由撕裂模式单独确定。
2017-09-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The non-modal onset of the tearing instability
我们研究了经典的磁流体力学（MHD）撕裂不稳定性（TI）的发病，并专注于非模态（瞬态）的增长，而不是撕裂模式。借助伪谱理论，线性方程的算子被证明是高度非正态的，从而导致在TI的发病显着的瞬态增长的可能性。这种可能性随着Lundquist数$S$的增加而增加。特别是，我们发现的证据，数值上，最大可能的瞬态增长，测量的$L_2$ -范数，为经典的设置电流片不稳定的TI，规模为$O(S^{1/4})$的时间尺度上的$O(S^{1/4})$为$S\gg 1$。当溶液行为由撕裂模式主导时，该行为比时间尺度$O(S^{1/2})$快得多。得到的瞬态增长的大小取决于初始扰动的形式。确定了最大可能瞬态增长的最佳初始条件，这些条件采取波包的形式，可以被认为是集中在电流片上的噪声。我们还研究了本征值谱的结构与物理量的关系。
2018-08-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Fast Reconnection in High-Lundquist-Number Plasmas Due to Secondary Tearing Instabilities
大尺寸系统中的薄电流片超过临界值的Lundquist数是不稳定的超Alfvenic撕裂不稳定性。增长最快的不稳定性的增长率相对于伦德奎斯特数的缩放示出遵循从经典的撕裂模式的色散关系。由于这种不稳定性，该系统实现了一个非线性的重连率，似乎是弱依赖于Lundquist数，并大于Sweet-Parker率的数量级（对于考虑的Lundquist数的范围）。这种快速重联的制度似乎是可实现的动态和高度不稳定的薄电流片，而不需要电流片是湍流。
2009-09-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Oblique tearing mode instability: guide field and Hall effect
撕裂模不稳定性是解释日冕和地球磁层等离子体中快速磁重联触发的重要机制。本文分析了电流片在有引导场时撕裂模的线性稳定性，并考虑了霍尔效应。我们发现，存在一个强的引导场不修改最不稳定的模式在二维波矢量空间正交的电流梯度方向，这仍然是增长最快的平行模式。利用霍尔效应，引入引导场将沿引导场方向的非色散传播转变为色散传播。斜波模沿电流片法线方向具有波状结构，强导场抑制了这种结构，同时使本征函数不对称。
2020-09-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Tearing and Kelvin-Helmholtz dynamics in fully kinetic particle-in-cell simulations of electron-scale current sheets
Institute of Advanced Research（高级研究院）；St. Xavier’s College (Autonomous)（圣泽维尔学院（自治））
研究电子尺度电流片的稳定性及非线性演化，采用全动能电磁粒子-细胞模拟，探讨电流片厚度对主导不稳定性及非线性动力学的影响。
2026-03-28 physics.plasm-ph
Dynamic Topology and Flux Rope Evolution During Non-linear Tearing of 3D Null Point Current Sheets
本文详细描述了三维撕裂不稳定电流片中磁场零点附近的动态磁场。我们专注于在撕裂过程中形成的磁零点和磁通绳的演变。一般来说，我们发现，这两个磁结构都是在层内大量产生的，并且是非平凡相关的。我们研究了如何在分叉过程中创建和消灭空值，并描述了它们如何在当前层内演变。首先观察到的零分岔类型与电流层内的磁通绳对的形成有关。我们还发现，新的零形成这些磁通绳，内部重联和相邻的磁通绳相互作用。通量绳表现出复杂的演变，驱动的理想扭结和它们的相互作用与流出射流从主层的组合。不稳定层的有限大小也使我们能够考虑更广泛的影响磁通绳的产生。我们发现，不稳定的电流层作为一个源的扭转MHD波和动态编织的磁场。这些结果的影响，太阳物理学的几个领域进行了讨论。
2014-06-24 astro-ph.SR physics.plasm-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
Linear Tearing Growth and Onset of Relativistic Magnetic Reconnection in the Presence of Shear Flows and a Guide Field
Dartmouth College（达特茅斯学院）
通过动理学粒子模拟和数值求解器，研究剪切流和导向场对相对论性磁重联线性撕裂不稳定性的影响，发现两者均减缓增长并延迟重联起始，高剪切下过渡到开尔文-亥姆霍兹不稳定性。
2026-06-23 physics.plasm-ph
A Two-Fluid Study of Oblique Tearing Modes in a Force-Free Current Sheet
动力学模拟表明，三维重联在无碰撞制度的收益，通过形成和相互作用的磁通量绳，这是由于在多个共振面撕裂不稳定性的增长产生。由于动力学模拟本质上是昂贵的，它是可取的，以探索减少双流体模型捕捉这种复杂的演变，特别是在强引导场制度，其中双流体模型是更好地证明的可行性。考虑到这一目标，本文比较了无碰撞撕裂不稳定性的演变与两流体模型和完全动力学模拟的无力电流片。我们的结果表明，最不稳定的模式是倾斜的引导场大于重联场，在协议的动力学结果。将标准的双流体撕裂理论推广到斜角撕裂不稳定性。由此产生的理论产生一个平坦的斜谱，并低估了增长的斜模式以类似的方式相对于动力学模拟的动力学理论。
2016-01-26 physics.plasm-ph
Non-linear Tearing of 3D Null Point Current Sheets
磁重联的速率与伦德奎斯特数在现实的三维（3D）几何形状的比例的方式仍然是一个未解决的问题。它已被证明，在2D快速非线性撕裂允许的重联率变得几乎独立的伦德奎斯特数（“等离子体团不稳定性”）。在这里，我们提出了一个类似的不稳定性在一个完整的3D几何形状，由一个磁零点定义的第一次研究。的3D零电流层被发现是容易受到类似的不稳定性，但比一个等效的2D斯威特-帕克-类层稍微更稳定。撕裂的片创建一个薄的边界层周围的分界线表面，包含在一个双曲线结构，模仿脊柱风扇拓扑的通量包络。当撕裂过程中产生的磁通绳结构在这个包络内演化时，两个拓扑域之间的磁通有效混合发生。这导致两个域之间的重连率大幅增加。
2014-06-06 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
Enhanced plasma current spike formation due to onset of 1/1 kink-tearing reconnection during a massive gas injection process
系统地研究了等离子体电流尖峰在热猝灭阶段结束时的形成过程，发现它与1/1扭结撕裂重联的发生密切相关。q = 1表面上的磁流体动力学（MHD）活动在尖峰的形成和破裂过程中起着关键作用，即当磁轴上的安全因子q 0超过1时，等离子体主要破裂转变为连续的次要破裂，热猝灭阶段的开始被延迟。
2022-12-16 physics.plasm-ph
Normal-Field Evolution and the Breakdown of Classical Tearing in Current Sheets
Escola de Artes, Ciências e Humanidades, University of São Paulo（圣保罗大学艺术与人文学院）
该研究揭示有限法向磁场在撕裂时间尺度上演化电流片背景，通过阿尔文波前增宽中性层并削弱经典电阻撕裂，导致增长率显著下降，从而动力学抑制线性放大。
2026-10-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Direct evidence of magnetic reconnection onset via the tearing instability
磁重联是空间和实验室等离子体中能量释放的偶发过程。据信，撕裂模不稳定性可能是负责在磁尾重联的发病。然而，由于其难以捉摸的性质，有一个没有在现场观察撕裂不稳定性之前，磁重联在我们最近的天然等离子体实验室。使用神经网络离群值检测方法结合集群航天器数据，我们发现独特的电子俯仰角分布与模拟预测的撕裂不稳定性和随后的演变等离子体电子和重连是一致的。我们确认，通过我们的神经网络离群值方法确定的事件远高于撕裂稳定性阈值的基础上，在本文中详细的标准。我们发现的签名磁重联分钟后，大多数撕裂的意见。我们对撕裂不稳定性的分析为重新连接机制的基本理解提供了新的见解，这一过程在宇宙中不同的天体物理等离子体状态和地球上的实验室实验中无处不在。
2022-02-24 physics.plasm-ph
The tearing mode instability of thin current sheets: the transition to fast reconnection in the presence of viscosity
本文研究了电阻率和粘性共同作用下薄电流片中重联不稳定性的增长率。在Pucci和Velli（2014）之前的论文中，有人认为，在足够高的Lundquist数S下，不可能形成纵横比L/a的电流片，其比例为$L/a\sim S^α$与$α> 1/3$，因为撕裂模式的增长率将在理想极限$S\rightarrow\infty$中发散。在这里，我们扩展了他们的分析，包括粘度的影响，（总是存在于数值模拟与电阻率），这可能会在日冕和其他天体物理环境中发挥作用。一个有限的普朗特数允许电流片达到更大的纵横比，然后迅速变得不稳定的堆积型制度。与伦德奎斯特和普朗特数标度讨论以及过渡到动力学重联
2015-02-11 physics.plasm-ph
Triggering tearing in a forming current sheet with the mirror instability
我们使用混合动力学粒子模拟方法研究了磁化、无碰撞、高β等离子体中电流片（CS）随时间的形成和演化。一个初始撕裂稳定的哈里斯片冻结成一个持续驱动的不可压缩流，使其特征厚度逐渐减少的时间。随着CS变薄，重连场的强度增加，并且流入流体元素中的绝热不变性产生具有过量垂直压力的场偏置压力各向异性。在大的等离子体β，这种各向异性激发镜的不稳定性，这使离子拉莫尔尺度上的重连场变形，并大大降低了CS的有效厚度。撕裂模式的波长与镜子的波长相当，然后变得不稳定，触发更小规模的重联，并在更早的时间比会发生的，如果变薄CS保留其哈里斯轮廓。一种新的方法，用于识别和跟踪X点的介绍，产生的X点分离，最初是在上游等离子体中的垂直和平行的镜面波长之间的中间。这些镜像刺激撕裂模式最终增长和合并产生的CS厚度相媲美的岛宽度，结果，我们验证了在一系列的CS形成时间尺度和初始CS宽度。我们的研究结果可能会发现他们最直接的应用在撕裂破坏的磁褶皱产生的湍流发电机在弱碰撞，高β，天体物理等离子体。
2022-02-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Linear Theory of Visco-Resistive Tearing Instability
本文将修正LSC理论扩展至黏滞-电阻MHD，引入有限上游开放边界，给出阻止撕裂不稳定性正向级联的临界条件。
2024-03-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
Fast magnetic reconnection: The "ideal" tearing instability in classic, Hall, and relativistic plasmas
磁重联被认为是天体物理学中许多爆炸现象的驱动力，从太阳到磁星和蟹状星云中的伽马射线耀斑。然而，经典MHD模型的重连率太慢，无法解释这样的观测结果。最近，人们意识到，当电流片变得足够薄时，撕裂不稳定性的重联率变得“理想”，在这个意义上，电流片在“宏观”阿尔夫文尼克时间尺度上不稳定，而不管等离子体的伦德奎斯特数。在这里，我们提出了2D可压缩MHD模拟在经典，霍尔和相对论制度。特别是，二次撕裂不稳定性的发病率内Hall-MHD的第一次调查。在相对论MHD的框架下，我们总结了Del Zanna等人[1]的主要结果：相对论撕裂不稳定性是非常快的，重联率是光穿越时间的倒数，这是解释高能爆炸现象所需要的。
2018-01-29 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effect of guide field on three dimensional electron shear flow instabilities in collisionless magnetic reconnection
我们研究了外部引导场和电流片厚度对由电子剪切流驱动的电子电流片的三维不稳定模的生长速率和性质的影响。增长最快的模式的增长率下降迅速与当前片的厚度，但增加缓慢的引导场的强度。增长最快的模式是撕裂型，只有薄电流片（半厚度$\approx d_e$，其中$d_e=c/ω_{pe}$是电子惯性长度）和零导场。对于有限的导场或较厚的电流片，最快增长的模式是非撕裂型。然而，最快的2-D撕裂模式和3-D非撕裂模式的增长率是相当薄的电流片（$d_e < $半厚度$ < 2\,d_e$）和小的引导场（的数量级的磁场支持电子电流片的分量的渐近值）。结果表明，电子-磁流体力学（EMHD）和磁流体力学（MHD）撕裂模的一般模式共振条件取决于有效耗散机制（分别为EMHD和MHD情况下的电子惯性和电阻率）。通常的撕裂模共振条件（$\mathbf{k}.\mathbf{B}_0=0$，$\mathbf{k}$是波矢，$\mathbf{B}_0$是平衡磁场）可以从弱耗散极限下的一般共振条件恢复。从一般模式共振条件出发，得到了撕裂模存在的必要条件（与电流片厚度、导场强度和波数有关）。
2015-04-06 physics.plasm-ph
Thermal synchrotron radiation from RRMHD simulations of the double tearing mode reconnection - Application to the Crab flares
本文研究了存在引导场时双电流片位形中的磁流体力学撕裂不稳定性。这是通过电阻相对论磁流体动力学（RRMHD）模拟研究。根据双撕裂模（DTM）的动力学，我们能够计算在爆炸重联阶段的合成同步辐射光谱。脉冲星条纹风模型代表了这样的电流片形成的地点，包括一个引导场。蟹状星云/脉冲星系统的变化，被视为耀斑，因此可以自然地解释的DTM爆炸阶段的条纹风。我们的结果表明，如果磁化参数$σ$在$10^5$附近，则Crab GeV耀斑可以用条纹风区的双撕裂模来解释。
2015-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Probing Current Sheet Instabilities from Flare Ribbon Dynamics
电流片不稳定性的存在，如撕裂模不稳定性，需要解释观测到的能量释放率在太阳耀斑。这些电流片动力学的见解可以通过耀斑带状结构的行为来揭示，因为磁重联使粒子沿着新重联的场线加速进入色球层，以标记耀斑的足迹。因此，带中的行为可以用于探测当前片中发生的过程。在这项研究中，我们使用高节奏（1.7秒）IRIS Slit Jaw Imager观测来探测耀斑带关键空间尺度的增长和演变-这是由2016年12月6日小型太阳耀斑当前片的动力学引起的。结合空间尺度的增长与Si IV非热速度的分析，我们拼凑了一个时间轴的耀斑发作这个封闭的事件，并提供证据的撕裂模式的不稳定性触发级联和逆级联的功率谱一致的等离子体湍流。
2021-09-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
"Ideal" tearing and the transition to fast reconnection in the weakly collisional MHD and EMHD regimes
本文讨论了在无碰撞极限下薄电流片中撕裂不稳定性向快速增长的转变，其中电子惯性驱动重联过程。先前已经提出，在电阻性MHD中，对于具有宏观长度L的当前片材，存在可以达到的自然最大纵横比（片材长度和宽度与厚度的比率），极限由撕裂模式增长时间与宏观尺度上计算的阿尔文时间具有相同数量级的事实提供（Pucci和Velli（2014））。对于具有小于临界纵横比的电流片，随着Lundquist数S的增加，归一化增长率趋于零，而对于具有大于临界纵横比的电流片，增长率随S发散。在这里，我们进行了类似的分析，但与电子惯性作为违反磁通量守恒的长期：以前发现缩放的临界电流片的长宽比与伦德奎斯特数一般化，包括依赖的比例$(d_e/L)^2$，其中德是电子集肤深度，它表明，有限制缩放，如在电阻的情况下，导致在理想的时间尺度上增长的重连模式。然后考虑有限拉莫尔半径效应，并提出基于“理想”重联的重新标度论点来解释电流片演化数值模拟中自然出现的二次快速重联状态。
2015-10-30 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
Linear Growth Rate of Compressible Tearing Instability in a Force-Free Current Sheet
Auburn University（奥本大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文通过线性化完全可压缩MHD方程研究无力电流片中撕裂模的线性增长率，发现可压缩性在高伦德奎斯特数下影响可忽略，在低伦德奎斯特数下显著，并可能影响临界伦德奎斯特数。
2026-09-24 physics.plasm-ph
On the explosive phase of the tearing mode in double current sheet plasmas: effect of the equilibrium magnetic configuration on the onset threshold and growth rate
在二维笛卡尔几何中，在约化电阻磁流体力学（MHD）框架下研究了与双流片系统撕裂不稳定性相关的磁重联.采用自适应有限元FINMHD程序对爆炸非线性阶段进行了研究。临界纵横比，即定义为最小的$L/x_s$比（与$L$和$x_s$是周期性系统的长度和两个电流层之间的半距离分别）后的线性和早期非线性饱和阶段的非线性失稳，得到。后者的阈值是独立的所选择的初始平衡（双哈里斯样的磁剖面）和电阻率的细节。它的值被证明是$4.7$，这是接近和略小于顺序的值$5$推导出在以前的研究中使用一个更具体的平衡配置。的动能（$E_K$）的时间依赖性被证明遵循双指数定律，$E_K \propto \exp \ [e^{(γ^* t)} ]$，伪增长率$γ^* \simeq 0.1 \ t_A^ {-1}$（$t_A$是特征阿尔文时间），这是再次独立的配置和电阻率。该机制提供了一个可能的解释爆炸性磁能释放的突然发生在快速阿尔文时间尺度上的破坏性事件的天体物理等离子体与预先存在的双电流片，如在太阳日冕。
2021-07-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Generation of Alfvénic Waves and Turbulence in Reconnection Jets
考虑霍尔效应和引导磁场的影响，研究了局域体流平行于中性面时磁流体动力学线性稳定性。我们观察到三种不同的不稳定模式：“流撕裂”模式在低速流动速度，“流香肠”模式在中等流速，和“流扭结”模式在快速流动速度。流撕裂模和香肠模具有标准的撕裂模结构，在中性层中具有对称的密度波动，而扭结模具有不对称的波动。流撕裂模式的增长率随磁雷诺数的增加而减小，而香肠和扭结模式的增长率并不强烈依赖于雷诺数。当波瓣密度较低时，香肠模式和扭结模式不仅对于超阿尔夫文流动而且对于亚阿尔夫文流动都是不稳定的。这些不稳定模式的波长与等离子体片的厚度具有相同的数量级。在强引导磁场作用下，香肠模和扭结模的增长速率增强，而在弱引导磁场作用下，香肠模和扭结模的增长速率受到抑制。对于具有霍尔效应的薄等离子体片，在等离子体片上可以存在流动模式的波动。这些不稳定模可以看作是磁重联过程中等离子体片中产生Alfvénic湍流的过程之一。
2015-05-18 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Effect of Nonlinear Energy Transport on Neoclassical Tearing Mode Stability in Tokamak Plasmas
本文研究了托卡马克等离子体中与新经典撕裂模有关的磁岛链分界线内反常垂直电子热输运的减少对该模整体稳定性的影响，这种减少是由于该区域电子温度分布的平坦化造成的。新古典撕裂模的出现取决于岛链附近平行和垂直电子热通量的发散比。通过增加输运减少的程度，随着发散比逐渐增加，模式的开始可以变得越来越突然。最后，当输运减少的程度超过某个临界值时，新古典撕裂模的开始变得不连续。换句话说，当发散比达到某个临界值时，新经典撕裂模解的分支会突然分叉。此外，一旦触发了这种分岔，发散比必须减小一个相当大的因子才能触发逆分岔。
2016-12-17 physics.plasm-ph
Resistive instabilities of current sheets in stratified plasmas with a gravitational field
Institute for Fusion Studies, Department of Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校物理系聚变研究所）；Department of Physics, Faculty of Science, Assiut University（阿西尤特大学理学院物理系）
研究了重力场中分层等离子体中电流片的电阻不稳定性，发现不利分层会增强撕裂模式的不稳定性，而有利分层则抑制重联过程。
2026-09-14 physics.plasm-ph physics.space-ph
Relativistic Tearing and Drift-kink Instabilities in Two-fluid Simulations
采用二维两流体相对论磁流体力学方法，研究了无碰撞相对论对等离子体中电流片的稳定性。特别是，我们研究了撕裂和漂移扭结模式的线性增长的电流片和没有引导场，并获得的增长率是非常相似的，已经发现在相应的PIC模拟。这表明，双流体模拟可以在研究涉及磁重联的天体物理相对论等离子体的大尺度动力学问题是有用的。
2016-02-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Kelvin-Helmholtz versus Tearing Instability: What Drives Turbulence in Stochastic Reconnection?
在过去的几年里，很明显，湍流磁重联和磁化湍流是不可分割的。结果表明，不仅重联是破坏湍流冻结条件的原因，而且三维随机重联本身也会产生湍流。负责这种驱动的实际机制仍然未知。撕裂模式或开尔文-亥姆霍兹等离子体不稳定性等过程可能会从不规则的电流片中产生湍流。我们解决这个过程的驱动机制的性质，并考虑撕裂和开尔文-亥姆霍兹不稳定性的湍流生成过程中的相对作用。特别是，我们分析了这两个不稳定性的三维重联区域内的发展条件。我们发现，这两种不稳定性可以激发湍流的波动在重联区。然而，撕裂模式具有相对缓慢的增长速率，并且在稍后的时间，它变得部分地被横向于湍流波动的增长期间产生的磁场的电流片分量抑制。相反，Kelvin-Helmholtz不稳定性在流出区域迅速建立，并且与撕裂模的贡献相比，在稍后的时间内，Kelvin-Helmholtz不稳定性主导湍流的产生。我们的研究结果表明，撕裂不稳定性是次主导的Kelvin-Helmholtz不稳定性相比，在三维重联层的湍流的产生，因此，自驱动重联是湍流重联与撕裂不稳定性是重要的，只有在初始阶段的重联。
2020-01-20 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Influence of Micro-turbulence on Neoclassical Tearing Mode Onset
本文首次报道了微湍流对新经典撕裂模（NTM）产生影响的直接证据。在EAST托卡马克装置上，首次观察到NTM种子岛临界宽度与归一化等离子体压力β p之间存在着令人困惑的正相关关系。与以前的方法不同，种子岛的宽度是通过缓慢地增加共振磁扰动线圈中的电流来控制的。结果表明，这种正相关主要归因于微湍流增强了垂直输运，克服了β p对NTM起始的不稳定作用。简化的磁流体动力学（MHD）模型很好地再现了在本实验中观察到的两种状态的非线性分岔，包括有限输运效应。这一结果为理解等离子体物理中的多尺度相互作用提供了一条新的途径。
2021-03-29 physics.plasm-ph
Instabilities in a current sheet with plasma jet
研究了等离子体喷流存在下磁流体动力学电流片的稳定性问题。电流方向垂直于电流片的法线，我们分析了两种情况：（1）电流沿磁场的反平行分量流动;（2）电流垂直于磁场的反平行分量流动。导出了一个广义方程组，并将其作为边值问题求解。对于第一种情况，我们证明了在$V_0/B_0 \lesssim 2$（其中$V_0$和$B_0$分别为射流速度和上游Alfvén速度）处的磁场作用下，流动扭折模是稳定的，并且不受电阻率的显著影响。在$V_0/B_0 \lesssim 1$处，流香肠模稳定，在有限电阻率下，流撕裂模可以过渡到流撕裂模。流撕裂模式比纯撕裂模式具有更大的增长率，但最大增长率与Lundquist数之间的标度关系保持不变。当射流垂直于磁场的反平行分量时，最不稳定的香肠模式通常是垂直的（沿着射流的波矢量），而没有引导场。但是，在有限的引导场的情况下，最不稳定的香肠模式可以是倾斜的，这取决于射流速度和引导场强度。
2022-06-07 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
Tearing instability and current-sheet disruption in the turbulent dynamo
传导等离子体中的湍流可以放大被称为湍流或小规模发电机的种子磁场。相关的增长率和出射磁场的几何形状敏感地依赖于等离子体的材料性质，特别是雷诺数${\rm Re}$，磁雷诺数${\rm Rm}$，和它们的比率${\rm Pm}\equiv{\rm Rm}/{\rm Re}$。对于${\rm Pm} > 1$，放大的磁场逐渐排列成折叠结构，在电阻尺度方向反转，在较大的流动尺度磁力线弯曲。当平均磁能增长到与流体运动近似均分时，这种折叠结构被认为会持续下去。使用分析理论和高分辨率MHD模拟与雅典娜++代码，我们表明，这些磁褶皱变得不稳定撕裂期间的发电机的非线性阶段的${\rm Rm}\gtrsim 10^4$和${\rm Re}\gtrsim 10^3$。一个${\rm Rm}$-和${\rm Pm}$-依赖撕裂规模，在和低于折叠被破坏，理论上预测，并发现匹配以及在模拟中测量的特征场反转规模。撕裂破坏褶皱增加了粘性耗散与阻力耗散的比率。在饱和状态下，磁能谱表现出一个子撕裂尺度陡峭的斜率一致的撕裂介导的阿尔夫文湍流的预测。它的光谱峰值似乎是独立的电阻规模和可比的驱动规模的流量，而磁能驻留在一个广泛的范围内的规模延伸到现场反转规模设置撕裂。在湍流发电机的饱和状态下出现一定程度的大尺度磁相干性可能与星系团中磁场波动的观测结果和最近的实验室实验相一致。
2022-10-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Fast Magnetic Reconnection: "Ideal" Tearing and the Hall Effect
磁重联的主要问题之一是具有开/关特性的触发行为的起源，一旦它被激活，在天体物理和实验室等离子体中爆炸事件的核心，快速磁能转换为动能和热能。在过去的十年里，通过等离子体团不稳定性和所谓的“理想”撕裂，在启动快速重联方面取得了进展，这种撕裂使曾经的电流片薄到临界的反纵横比$(a/L)_c$：如Pucci和Velli（2014）所示，在$(a/L)_c \sim S^{-1/3}$，不稳定性发展的时间尺度变为阿尔文时间的量级，并且与伦德奎斯特数无关（这里根据当前纸张长度$L$来定义）。然而，考虑到自然等离子体中$S$的大值，这种转变可能发生在与离子惯性长度$d_i$相当的内部电阻奇异层的厚度上。当这种情况发生时，霍尔电流产生磁场的三维四极结构，并且由霍尔效应引入的色散波加速了不稳定性。在这里，我们提出了一个线性的研究，显示如何“理想”撕裂模式的临界纵横比被修改时，霍尔效应被考虑在内，包括更一般的缩放法的增长率方面的片反纵横比：临界反纵横比被修改为$a/L \simeq (di/L)^ {0.29} (1/S)^{0.19}$，在这一点上的不稳定增长率成为Alfvénic和不依赖于任何（小）参数$d_i/L, 1/S$。我们讨论了最近开发的磁重联相图的广义触发纵横比的影响。
2017-04-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Onset of 3D Magnetic Reconnection and Heating in the Solar Corona
磁重联是天体物理学中的一个重要过程，它被认为是由电流片的撕裂不稳定性引发的，电流片是磁场突然改变方向并产生电流的区域。最近的研究表明，这些结构中的磁剪切量是太阳大气中磁重联在流体空间尺度上比动力学尺度大得多的开关性质的关键参数。我们目前的三维电流片与太阳日冕的条件下的重联的模拟结果。使用高保真度的模拟，我们遵循的线性和非线性的三维撕裂不稳定性的演变，导致重新连接。我们发现，取决于参数空间，磁剪切可以发挥重要的作用，在发病的显着能量释放和加热通过非线性撕裂。在我们的研究中存在两种制度，取决于电流片是否比增长最快的平行模式的波长更长或更短（在相应的无限系统中），从而确定子谐波是否存在于实际系统中。在一个制度中，其中增长最快的平行模式具有次谐波，这些次谐波的非线性相互作用和3D等离子体团的聚结在非线性演化中占主导地位，磁剪切在释放的能量中仅起微弱的作用。在第二个政权，其中增长最快的平行模式没有分谐波，然后只有强烈剪切电流片，其中斜模式是强大到足以与占主导地位的平行模式竞争，显示任何显着的能量释放。我们希望这两个制度存在于太阳上，所以我们的研究结果有重要的后果，在不同的太阳物理应用的重联开始的问题。
2020-02-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast Magnetic Reconnection: Secondary Tearing Instability and Role of the Hall Term
在许多天体物理环境中，磁重联提供了爆炸性能量释放、等离子体加热和粒子加速的主要来源。近几年来，人们对磁流体撕裂不稳定性作为有效重联的驱动力的兴趣又重新燃起。已经确定的是，如果当前的片层纵横比变得足够小（对于给定的伦德奎斯特数$S\gg 1$，为$a/L \sim S^{-1/3}$），重联发生在理想的阿尔文时间尺度上，并且变得与$S$无关。在这里，我们调查，通过二维模拟，\emph{ideal}撕裂不稳定性的霍尔-MHD制度，这是适当的电阻层$δ$的宽度变得可比的离子惯性长度$d_i$。此外，我们详细研究了二次电流片的自发发展和重新连接，这对于高$S$自然调整到理想的纵横比，因此它们的演变进行得非常迅速。对于中等低的$S$，为了满足撕裂不稳定性开始所必需的条件$δ\ll a$，纵横比趋向于Sweet-Parker标度（$a/L \sim S^{-1/2}$）。当霍尔项被包括在内时，该次级非线性相位的重联率被增强，并且取决于比率$d_i/δ$，可以是相对于纯MHD情况的两倍，并且比线性相位大多达十倍。因此，薄电流片在霍尔-磁流体机制中撕裂不稳定性的演化自然会导致重连点的爆炸性破坏和超阿尔夫文时间尺度上的能量释放，这是解释天体物理观测所需要的。
2019-11-07 physics.plasm-ph
Plasma sheet structure in the magnetotail: kinetic simulation and comparison with satellite observations
我们使用的哈里斯电流片的三维动力学模拟的结果，提出了一个解释，并重现ISEE-1/2，Geotail，和集群观测的磁尾电流片结构。电流片拍动，电流密度分叉，和重联解释的结果的扭结和撕裂的不稳定性，占主导地位的电流片的演变。
2003-12-01 physics.plasm-ph physics.space-ph
Instabilities of collisionless current sheets revisited: the role of anisotropic heating
在这项工作中，我们研究的各向异性加热的影响，对自发不稳定性和薄哈里斯型无碰撞电流片，嵌入在反平行磁场的演变。特别是，我们探索的影响，使用2D版本的PIC代码ACRONYM的宏粒子形状功能。我们还调查的作用，由于在PIC码的有限数量的宏粒子的数值碰撞。它示出，它是适当的，以选择高阶形状函数的宏粒子相比，每个细胞的宏粒子的数量更大。这允许更好地估计各向异性电子加热由于在PIC代码中的宏粒子的碰撞。温度各向异性可以稳定撕裂模不稳定性，并触发额外的电流片不稳定性。我们发现了一个很好的协议之间的分析推导出的各向异性撕裂模式和其他不稳定性，无论是自发发展或最初触发的稳定阈值。在电子时间尺度上引起各向异性加热的数值效应对于更高的质量比（高于$m_i/m_e = 180$）变得特别重要。如果仔细考虑数值效应，可以恢复理论估计的线性增长率的撕裂不稳定性薄各向同性碰撞电流片，也为更高的质量比。
2015-01-24 physics.plasm-ph
The Onset of Magnetic Reconnection in Dynamically Evolving Current Sheets
本文通过三维MHD模拟研究日冕动态变薄电流片中撕裂不稳定性触发的磁重联起始，发现其发生需不稳定性增长快于电流片变薄，且磁剪切量是关键开启参数，为利用可观测特征预测电流片破裂和磁能释放提供了依据。
2024-06-06 astro-ph.SR math-ph math.MP
Guide-Field-mediated Multiscale Instabilities in Relativistic Reconnection
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间气科学研究院）；Dartmouth College（达特茅斯学院）；University of Maryland（马里兰大学）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics（加拿大理论天体物理研究所）
研究聚焦于电子-离子等离子体中三维相对论重联中引导场对磁能耗散、电流片动力学和非热粒子加速的影响，通过粒子-网格模拟双Harris电流片，探讨离子磁化率和引导场强度如何调控整体磁能耗散。
2026-05-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Hall-mediated magnetic reconnection and onset of plasmoid instability
我们调查的霍尔效应的作用，在电流片的演变和发病的二次撕裂（等离子体）不稳定性的不可压缩电阻霍尔磁流体力学（MHD）的框架。所考虑的模型是泰勒问题的一个无力修正。因此，本文的第一部分致力于详细分析研究撕裂稳定无力磁位形中的Hall-MHD强迫磁重联。然后，在第二部分中，这些结果被用来研究何时以及如何等离子体团不稳定性可以在这个过程中发展。
2017-04-21 physics.plasm-ph
