Formation of Plasmoid Chains in Magnetic Reconnection
本文对电阻性磁流体动力学中磁重联现象进行了详细的数值研究，研究对象是以前无法得到的非常大的伦德奎斯特数（$10^4\le S\le 10^8$）。大纵横比的斯威特-帕克电流片被证明是不稳定的超阿尔文快速形成的等离子体（磁岛）链。等离子体团数按$S^{3/8}$标度，线性阶段的不稳定性增长率按$S^{1/4}$标度，与Loureiro等人的理论一致[Phys. Plasmas { \bf 14}，100703（2007）]。在非线性状态下，等离子体团继续以比它们被喷射的速度更快的速度生长，并完全破坏重连层。这些结果表明，高伦德奎斯特数重联是固有的时间依赖性，因此要求大幅修订标准的斯威特帕克准静态图片$S>10^4$。
2009-03-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Current Sheet Statistics in Three-Dimensional Simulations of Coronal Heating
在最近的数值研究中[Ng等人，占星术。J. { \bf 747}，109，2012]，利用使用简化磁流体动力学（RMHD）的日冕加热的三维模型，我们已经基于一系列运行获得了加热速率与伦德奎斯特数的缩放结果，在这些运行中，随机光球运动被施加数百到数千个\al时间，以便获得收敛的统计值。在这些模拟中发现的加热速率饱和到独立于Lundquist数的水平。该缩放结果也得到了分析的支持，该分析假设了当前片的Sweet-Parker缩放，以及当前片的宽度、长度和数量如何与Lundquist数缩放。为了测试这些假设，我们已经实现了一个自动化的例程来分析这些模拟中的数千个电流表，并返回这些量的统计标度。结果表明，Sweet-Parker标度是合理的。然而，也发现了一些差异，需要进一步研究。
2013-02-01 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Plasmoid instability in the semi-collisional regime
我们调查分析和数值计算的半碰撞制度的等离子体团不稳定性，定义的不等式$δ_{SP} \gg ρ_s \gg δ_{in}$，其中$δ_{SP}$是斯威特帕克电流片的宽度，$ρ_S$是离子的声音拉莫尔半径，和$δ_{in}$是边界层的宽度，出现在等离子体团不稳定性分析。理论上，如果伦德奎斯特数$S$和当前片$L$的长度使得$(L/ρ_S)^{14/9} < S <(L/ρ_S)^2$（对于类正弦磁位形;对于哈里斯型片，下限用$(L/ρ_S)^{8/5}$代替），则预测存在该区域。这些界限通过使用简化的陀螺动力学模型（Zocco & Schekochihin，$\it{Physics~of~Plasmas}$，${\bf 18}$，2011）的模拟进行数值验证，该模型使用代码$\tt{Viriato}$进行。重要的是，据推测，这种机制允许在相对较低的、实验上可以达到的伦德奎斯特数值下形成等离子体团。我们的模拟获得等离子体团不稳定的$S$值低至$\sim 250$。模拟不规定的Sweet-Parker片，而是形成自洽的初始撕裂模式配置的非线性演化过程中。这证明了等离子体团不稳定性的这种状态是可实现的，至少在当前专用实验可获得的相对较低的Lundquist数值下。
2018-09-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
How to describe the Sweet-Parker model in general relativity
本文探讨了广义相对论框架下 Sweet-Parker 磁重联模型的描述，通过对比狭义相对论计算提出时空曲率不改变模型性质，但不同静止参考系的观测会修正重联率与 Lundquist 数及外流速度与 Alfven 速度的关系。
2024-09-25 astro-ph.HE gr-qc 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
Plasmoid and Kelvin-Helmholtz instabilities in Sweet-Parker current sheets
本文在约化磁流体动力学的框架下发展了Sweet-Parker（SP）电流片不稳定性的二维线性理论。考虑到一般的平衡配置文件上的流出坐标的依赖性进行本地分析。恢复了等离子体团不稳定性[Loureiro等人，Phys. Plasmas { \bf 14}，100703（2007）]，即，电流片对于形成大波数的等离子体团链（$k_{\rm max}\Lsheet \sim S^{3/8}$，其中$k_{\rm max}$是最快增长模式的波数，$S=\Lsheet V_A/η$是伦德奎斯特数，$\Lsheet$是片的长度，$V_A$是阿尔文速度，$η$是等离子体电阻率）是不稳定的，其生长超阿尔文快（$\gmaxτ_A\sim S^{1/4}$，其中$\gmax$是最大生长速率，以及$τ_A=\Lsheet/V_A$）。对于典型的背景轮廓，增长率和波数被发现{ \it增加}在流出方向。这是由于存在另一种模式，即开尔文-亥姆霍兹（KH）不稳定性，它在层的外围触发，其中流出速度超过与上游磁场相关的阿尔文速度。KH不稳定性的增长甚至比等离子体团不稳定性$\gmax τ_A \sim k_{\rm max} \Lsheet\sim S^{1/2}$更快。粘度（$ν$）对等离子体团不稳定性的影响也得到了解决。在大磁普朗特数$Pm=ν/η$的极限下，发现了$\gmax\sim S^{1/4}Pm^{-5…
2012-08-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasmoid Instability in Evolving Current Sheets and Onset of Fast Reconnection
斯威特-帕克电流片$γ_{max}\sim S^{1/4}$中等离子体团不稳定性最大线性增长率相对于伦德奎斯特数$S$的缩放表明，在高$S$下，电流片将在接近斯威特-帕克宽度之前破裂。因此，对等离子体团不稳定性的描述必须结合电流片的演化过程。我们进行了一系列的二维模拟和诊断，以分离波动从不断变化的背景。据发现，波动幅度开始增长，只有当线性增长率足够大（$γ_{max}τ_{A}>O(1)$），以克服对流损失。线性增长率继续上升，直到等离子体团的大小变得与撕裂模式的内层宽度相当。此时，电流片被破坏，不稳定性进入早期非线性区域。增长率突然下降，但波动幅度继续增长，直到达到非线性饱和。我们确定了重要的时间尺度的不稳定发展，以及缩放的线性增长率，电流片宽度，并在电流片中断占主导地位的波数。这些缩放不仅取决于伦德奎斯特数，而且还取决于初始噪声幅度。提出了一种唯象模型，再现模拟结果的缩放。该模型采用了重连流出的效果，这是至关重要的产生一个临界伦德奎斯特数$S_{c}$以下的中断不会发生。临界伦德奎斯特数$S_{c}$不是恒定值，但对噪声幅度具有弱依赖性。
2017-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
On Turbulent Reconnection
通过计算小尺度涨落与大尺度磁场耦合的有效耗散，研究了二维和三维约化MHD中湍流重联的动力学。然后使用Sweet-Parker型平衡关系来计算全局重连率。采用两种方法-准线性封闭和涡阻尼流体模型。结果表明，尽管存在湍流，重连率仍然与$\sqrt{R_m}$成反比，如Sweet-Parker分析。在2D中，全球重联率被证明是增强的Sweet-Parker结果的磁马赫数的一个因素。这些结果是由均方磁势平衡的要求对全球重联率施加的约束的后果。论证了湍流磁能量均分与均方磁位平稳性的不相容性。
2001-01-10 astro-ph physics.plasm-ph
Comparison of secondary islands in collisional reconnection to Hall reconnection
大规模电阻霍尔磁流体动力学（Hall-MHD）模拟从Sweet-Parker（碰撞）到霍尔（无碰撞）磁重联的过渡，第一次从无碰撞效应中分离二次岛的影响。三个主要结果进行了说明。存在一种制度，其中二次岛发生无碰撞效应时，耗散区的厚度超过离子陀螺仪。次级岛的重联速率比Sweet-Parker快，但比Hall重联慢得多。这意味着次级岛屿不是最快重连率的原因。由于霍尔重联快得多，它的发生会导致次级岛从X线附近喷出。这些结果表明，大部分的能量释放发生在霍尔重联。日冕的应用进行了讨论。
2010-06-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic reconnection: Self-similar current sheet collapse triggered by "ideal" tearing
利用MHD模拟方法研究了在高Lundquist数（$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$）Sweet Parker片的形成而结束。我们提出了一个简单的模型描述的非线性递归演化，解释了初始片的破坏的时间尺度。
2015-10-22 physics.plasm-ph
Dynamic evolution of current sheets, ideal tearing, plasmoid formation and generalized fractal reconnection scaling relations
磁重联可能是使储存在磁场中的能量突然释放的基本过程，太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）是典型的自然等离子体例子。磁重联是一个太慢的过程，在大尺度上是有效的，但一旦在系统中形成足够小的尺度，就会加速。由于这个原因，分形重联方案被引入（Shibata和Tanuma 2001）来解释太阳大气中的爆炸事件：它是基于递归触发和崩溃，通过撕裂不稳定性的电流片最初在日冕中的灯丝上升期间变薄。在这里，我们比较了不同的分形重联的情况下，已经提出，并推导出广义的递归触发的快速，“理想”-即伦德奎斯特数独立-撕裂崩溃的电流片配置与任意电流剖面形状。一个重要的结果是，Sweet-Parker标度与Lundquist数，如果解释为一个理想的不稳定片中的奇异层的纵横比，是通用的，并不依赖于当前的配置文件中的表的细节。然而，这样的缩放不能被解释为静止重连，而是它定义了一个步骤，在加速序列的事件的理想撕裂介导的分形级联。我们计算缩放等离子体团的预期数量为通用配置文件和现实的伦德奎斯特数。
2019-03-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
"Ideally" unstable current sheets and the triggering of fast magnetic reconnection
磁重联被认为是在空间和实验室中观察到的许多爆炸现象的动力学机制，尽管在如此高的Lundquist（$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
A new fast reconnection model in a collisionless regime
基于第一原则（即（i）用广义欧姆定律中包含电子压力张量非回旋分量的项来平衡磁场平流;（ii）利用质量守恒;以及（iii）假设弱磁场区域宽度，其中电子弯曲运动支持电子压力张量非对角（非回旋）分量的数量级为电子拉莫尔半径），建立了无碰撞区磁重联的一个简单模型。该模型是通用的，类似于其碰撞Sweet-Parker模拟，因为它不特定于任何初始配置，例如Harris型撕裂不稳定电流片，X点崩溃或其他。无碰撞重联模型除了从基本观点来看很重要之外，它还提供了比斯威特-帕克经典模型（M_sp=S^-1/2）快得多的重联速率（M_c 'less =（c/omega_pe）^2 /（r_L，e L））。在无碰撞区，扩散区（电流片）的宽度为delta_c 'less =（c/omega_pe）^2/r_L，e，它与整体重联尺度L无关，只由微观物理（电子惯性长度c/omega_pe和电子拉莫尔半径r_L，e）决定。在其他问题中，重联率的快速性使例如通过重联解释太阳耀斑的问题变得复杂，因为对于典型的日冕参数，所获得的无碰撞重联时间可以是几分钟，而不是Sweet-Parker的等效值<一天。将新的理论重连率与MRX装置实验数据进行比较[Yamada等人，Phys. Plasmas，13，052119（2006），Ji等人GRL，35，13106（2008）]，并且获得了良好的一致性。
2008-10-31 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
2D Numerical Simulation of the Resistive Reconnection Layer
在本文中，我们提出了一个二维数值模拟的重联电流层在不可压缩的电阻磁流体力学与均匀电阻率在极限的非常大的Lundquist数。我们使用现实的边界条件来自一致的外部磁场，我们也考虑到反压力的影响，从流动到分界线区域。我们发现，在几个阿尔芬倍的系统达到一个稳定的状态与Sweet-帕克模型一致，即使初始状态是Petschek。
1999-07-14 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Current sheet formation under radiative cooling
Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）
本文提出了一种考虑辐射冷却的磁流体动力学模型，研究了X点塌缩过程中电流片的形成，并展示了辐射冷却对电流片长度和再连接率的影响。
2025-08-18 astro-ph.HE 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
On turbulent magnetic reconnection: fast and slow mean steady-states
本文研究了湍流磁重联模型，证明Sweet-Parker和Petschek是仅有的两种稳态重联解，并揭示了湍流能量增长条件对二者选取的决定性作用，指出模型中Petschek重联的自洽演化可实现无需无碰撞项的快速稳态磁重联。
2024-12-19 physics.plasm-ph
Plasmoid Instability in Forming Current Sheets
等离子体团不稳定性的出现彻底改变了我们对天体物理环境中磁重联的认识。通过防止高度拉长的重连层的形成，这对于实现许多天体物理现象所特有的快速能量转换率至关重要。以前的研究大多集中在Sweet-Parker电流片上，然而，这在典型的天体物理系统中是无法实现的。在这里，我们推导出一套一般的标度律的等离子体团不稳定性的电阻和粘阻电流片，随着时间的推移而演变。我们的方法依赖于一个原则，最少的时间，使我们能够确定的属性的重连电流片（纵横比和经过的时间）和等离子体团不稳定性（增长率，波数，内层宽度）在结束时的线性阶段。在这个阶段之后，重新连接的电流片被中断，并且可以发生快速重新连接。等离子体团不稳定性的标度律是\emph{not}简单的幂律，并依赖于Lundquist数（$S$）、磁Prandt数（$P_m$）、系统噪声（$ψ_0$）、电流片演化的特征速率（$1/τ$）以及减薄过程.我们还表明，以前的标度是不适用于绝大多数的天体物理系统。我们探讨了在天体物理系统，如太阳日冕和星际介质的新的标度关系的影响。在这两个系统中，我们表明，我们的标度律产生的值的增长率，波数和纵横比，是远远小于甜帕克的缩放。
2017-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Spectral Evolution and Current Sheet Analysis as Probes of Reconnection-Mediated Decay in Magnetically Dominated Turbulence
International Center for Theoretical Sciences ICTS-TIFR, Bengaluru, India（国际理论科学中心）
研究通过磁重联模型揭示磁主导湍流中磁能衰减与逆向传输的机制，表明局部伦琴数影响衰减特性。
2026-01-25 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetic Reconnection in Turbulent Diluted Plasmas
本文用双流体理论研究了湍流等离子体中的磁重联事件。通过识别扩散区域，我们测量的重联率的电导率和电流片厚度的函数。我们已经发现，重联率的规模作为电流片的厚度的倒数的平方，是独立的扩散区域的纵横比，在其他分析，例如，甜帕克和Petscheck，和数值模型。此外，虽然重连率也与电导率的平方倒数成比例，但扩散区域的纵横比（其表现出$0.1-0.9$范围内的值）与后者不相关。我们的研究结果提出了一个新的磁重联率的表达式，经过实验验证，可以提供一个进一步了解的磁重联过程。
2017-03-03 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Development of Tearing Instability in a Current Sheet Forming by Sheared Incompressible Flow
高伦德奎斯特数等离子体中的Sweet-Parker电流片对撕裂不稳定，这表明它们不会在物理系统中形成。因此，理解磁重联需要研究电流片形成时的稳定性。由于剪切，亚阿尔夫文不可压缩流使片变窄，因此可能发生形成。标准撕裂理论（Furth等，1963; Coppi等，1976; Rutherford，1973）不能直接应用于这种成形薄板，原因有二：第一，因为流动引入了标准计算中不存在的项;第二，因为变化的平衡引入了标准计算中常数项的时间依赖性，使本征值问题的公式化复杂化。本文采用标准的撕裂模式分析，以面对这些挑战。在初始阶段，当任何扰动主要由理想MHD支配时，坐标变换揭示了流动压缩和拉伸扰动。多尺度公式描述了线性撕裂模理论（Furth et al. 1963; Coppi et al. 1976）如何应用于流动下的平衡变化，表明通过使标准尺度依赖于时间，流动仅隐含地影响可分离的指数增长。在非线性卢瑟福阶段，坐标变换表明，标准理论可以通过添加到稳态速率的时间依赖性和一个额外的项，由于加强平衡磁场。总的来说，这种理解支持使用无流动的缩放与轻微的修改，以研究在成形片材撕裂。
2018-02-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-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
Do plasmoids induce fast magnetic reconnection in well-resolved current sheets in 2D MHD simulations?
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；University of Wisconsin（威斯康星大学）
研究通过高分辨率二维MHD模拟探讨撕裂模不稳定性的发展，发现当磁流体动力学数S大于等于10^3且小于等于5×10^5时，磁重联速率遵循Sweet-Parker尺度，但随着S增大，反磁流体形成导致重联速率略有增强，表明重联仍受电阻率影响。
2026-03-24 astro-ph.HE hep-th physics.plasm-ph
Large-scale Compression Acceleration during Magnetic Reconnection in a Low-$β$ Plasma
在太阳耀斑和其他天体物理系统中，与磁重联相关的粒子加速问题的一个主要挑战是动力学尺度和观测到的重联尺度之间的巨大尺度分离。正因为如此，仅仅使用动力学模拟很难得出任何明确的结论。求解高能粒子输运方程的粒子加速模型可以捕获动力学模拟中发现的主要加速物理，从而提供一种实用的方法来进行可观测的预测并直接将模型结果与观测结果进行比较。在这里，我们研究磁重联中的压缩粒子加速通过求解帕克（扩散-平流）输运方程使用速度和磁场从二维高Lundquist数磁流体力学（MHD）模拟的低$β$重联层。我们发现，可压缩重联层可以给显着的粒子加速，导致幂律粒子能量分布的形成。我们分析了加速率，发现重联层中的加速是一阶和二阶费米过程的混合。当包括一个引导场，我们发现光谱变得陡峭，幂律截止能量和最大粒子能量降低等离子体变得更难压缩。该模型产生的二维粒子分布可以用来生成辐射图，并直接与太阳耀斑观测结果进行比较。这提供了一个框架来解释粒子加速在大规模天体物理重联网站，如太阳耀斑。
2018-10-05 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Statistical Analysis of Current Sheets in Three-Dimensional Magnetohydrodynamic Turbulence
本文建立了一个研究三维磁流体湍流数值模拟中电流片统计特性的框架。我们描述了一种算法，识别电流片在模拟快照，然后确定其几何特性（包括长度，宽度和厚度）和强度（峰值电流密度和总能量耗散率）。然后，我们将此程序应用于模拟减少MHD湍流，并进行统计分析所获得的人口的电流片。我们评估的作用，分别研究人口的电流片，其中包含磁性X点和那些不重联。我们发现，这两个总体的统计特性是不同的。我们比较这些属性的标度MHD湍流的惯性范围内获得的唯象预测。最后，我们检验了重联电流片是否与Sweet-Parker模型一致。
2013-02-06 astro-ph.HE 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
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
