Scaling laws of resistive magnetohydrodynamic reconnection in the high-Lundquist-number, plasmoid-unstable regime
当系统的Lundquist数（$S$）超过某一临界值时，系统中的Sweet-Parker层对等离子体团不稳定性是不稳定的。在本文中，数值标度研究已经完成了一个岛屿合并系统由一个低水平的随机噪声驱动。在早期阶段，一个初级Sweet-Parker层形成之间的两个合并的岛屿。当Lundquist数大于临界值$S_{c}\simeq4\times10^{4}$时，初级Sweet-Parker层通过多级级联分裂成多个等离子体团和更薄的电流片.由于等离子体团的不稳定性，该系统实现了快速的非线性重联率，几乎是独立的$S$，只有微弱的依赖于噪声的水平。发现线性状态中的类质团的数量与$S^{3/8}$成比例，如早期渐近分析所预测的（Loureiro \emph{et al.}，Phys. Plasmas \textbf{14}，100703（2007））。在非线性状态下，等离子体团的数量遵循更陡的标度，并且与$S$成比例。发现电流片的厚度和长度与$S^{-1}$成正比，电流片的局部电流密度与$S^{-1}$成正比。启发式的参数，在支持这些缩放关系。
2010-03-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Petschek-type reconnection in the high-Lundquist-number regime during nonlinear evolution on the tilt instability
利用最近开发的自适应有限元磁流体动力学（MHD）程序研究了在高Lundquist数（$S$）区域中由等离子体链形成支持的快速磁重联过程。我们采用一个二维不可压缩模型与一组约化的粘阻MHD方程。选择倾斜不稳定性设置以提供三步机制，其中两个弯曲的电流片最初在Alfvénic时间尺度上形成，然后是$S \ge S_c$等离子体团链的超Alfvénic生长的第二阶段（Baty 2020）。第三阶段达到一个随后的随机依赖于时间的重联制度与快速的时间平均速率独立的$S$获得。我们揭示了多尺度电流结构在磁重联，合并事件的等离子体团产生怪物等离子体团与冲击边界的流出区域。在足够高的$S$值（通常为$S \sim 100 S_c$），一个动态的Petschek型重联是实现了从一个小的中心区域包含几个等离子体团发出的慢模式的冲击对。最后，我们简要地讨论了我们的结果的相关性，解释耀斑活动在太阳日冕和托卡马克的内部中断。
2020-05-08 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-th
A comparative study of resistivity models for simulations of magnetic reconnection in the solar atmosphere. II. Plasmoid formation
本研究利用Bifrost代码开展二维冕区磁重联模拟，对比多种电阻率模型下等离子体团与伦德奎斯特数的关联，发现超扩散模型在低分辨率下可复现高分辨率均匀电阻率的等离子体团特征。
2024-01-02 astro-ph.SR
On the energisation of charged particles by fast magnetic reconnection
我们研究的作用，湍流在磁重联，磁流体力学的框架内，使用三维直接数值模拟。对于小的湍流强度，我们发现，重联率服从Sweet-Parker标度。对于足够大的湍流强度的重联率偏离显著的Sweet-Parker行为，几乎成为一个常数的函数的伦德奎斯特数。我们进一步研究在相同的设置测试粒子的激励。我们发现，激发粒子的速度服从麦克斯韦分布，其方差也服从Sweet-Parker标度小湍流强度，但弱依赖于Lundquist数大湍流强度。此外，方差被发现与重联磁场的强度增加。
2017-07-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Onset of Fast Magnetic Reconnection in Partially Ionized Gases
本文研究部分电离不可压缩等离子体中准定常二维磁重联。我们发现，当等离子体是弱电离和离子和中性粒子之间的碰撞是显着的，过渡到快速碰撞无重联由于霍尔效应在广义欧姆定律预计将发生在低得多的值的Lundquist数，相比，一个完全电离的等离子体的情况。我们估计，这些条件的快速重联满足分子云和原恒星盘。
2011-05-08 astro-ph.SR
Multi-fluid simulations of chromospheric magnetic reconnection in a weakly ionized reacting plasma
本文首次对弱电离反应等离子体中色球磁重联进行了自洽多流体模拟。我们模拟了Harris电流片中的二维磁重联，数值模型包括离子-中性散射碰撞、电离、复合、光学薄辐射损耗、碰撞加热和热传导。在由此产生的撕裂模式重联中，中性流体和离子流体从重联位点的上游解耦，在重联区域中产生过量的离子，因此产生电离不平衡。在重联区的离子复合，结合Alfvénic流出，快速地从重联位点移除离子，导致快速重联速率独立于Lundquist数。除了允许快速重联，我们发现，这些非平衡的部分电离效应导致的非线性二次撕裂不稳定性的发病在较低的Lundquist数的值比已经发现在完全电离plasma.These模拟提供的证据表明，磁重联在色球可能是负责喷射状的瞬态现象，如针状和色球射流。
2012-10-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
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
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
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
Do chaotic field lines cause fast reconnection in coronal loops?
在过去的十年中，布泽尔认为三维（3D）磁重联与二维（2D）重联有着根本的不同，因为在三维磁场中，任何一对相邻磁力线之间的距离几乎总是随着距离的增加而呈指数增长。根据Boozer的说法，这个特性使得3D场线映射混乱，并且对小的非理想效应呈指数敏感;因此，3D重联可以在没有强烈电流片的情况下发生。我们通过亚阿尔文足点运动驱动的Boozer-Elder日冕环模型的理想和电阻简化磁流体动力学模拟来测试Boozer的理论[A. H. Boozer和T. Elder，Physics of Plasmas 28，062303（2021）]。我们的模拟结果与他们的预测有很大差异。理想的模拟表明，Boozer和Elder低估了电流密度的强度，因为他们简化的模型方程中缺少了项。此外，不同的伦德奎斯特数的电阻模拟表明，最大电流密度的比例线性，而不是与伦德奎斯特数。
2022-11-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Fast magnetic reconnection in the plasmoid-dominated regime
提出了一个通过随机等离子体团链的电阻性磁重联的概念模型。全球重连率被证明是独立的Lundquist数。等离子体团中的通量分布符合平方反比定律。有人认为，有一个有限的概率出现异常大的等离子体团，这可能会破坏链（并可能负责可观察到的大突发事件，在太阳耀斑和太阳耀斑崩溃）。给出了从磁流体力学过渡到无碰撞状态的判据。
2010-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-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
Turbulent reconnection of magnetic bipoles in stratified turbulence
我们考虑了具有螺旋度的平行平面层中的强分层强迫湍流，其下部为相应的大尺度发电机作用，上部为非螺旋湍流。发现磁场在表面附近形成强烈集中的双极结构。它们形成细长的带，在相反的极性之间有一个尖锐的界面。不像早期的实验与强加的磁场，包括旋转并不强烈抑制这些结构的形成。我们通过改变磁雷诺数、尺度分离比和科里奥利数对这种现象进行了系统的数值研究。我们专注于形成一个电流片的双极区域之间的方向相反的场线重新连接发生。我们通过测量电流片附近的流入速度或通过测量重联区的电场来确定重联率。我们证明，对于大的伦德奎斯特数，S>10^3，重联率几乎与S无关，这与最近其他小组在更简单的设置下进行的数值模拟结果一致。
2016-03-18 astro-ph.SR
Generation of turbulence in colliding reconnection jets
用三维数值模拟方法研究了强引导场作用下磁重联喷流的碰撞过程。我们表明，湍流的发展，由于射流碰撞产生几个电流片在重联流出，对准的引导场方向。湍流主要是二维的，在垂直于引导场的平面中具有较强的梯度，并且在平行方向上具有低的波状活动。首先，我们提供了一个数值方法来分离中心湍流区。其次，我们分析了空间二阶结构函数，证明了湍流仅限于该区域。最后，我们计算当地的磁和电的频谱，找到一个趋势，在子离子范围内，不同于典型的情况下，泰勒假设是有效的，以及波的活动之间的范围内的离子和电子的回旋频率。我们的研究结果对理解空间等离子体中重联喷流碰撞的观测是相关的。
2018-10-31 astro-ph.SR
Reconnection Properties of Large-Scale Current Sheets During Coronal Mass Ejection Eruptions
我们提出了一个详细的分析磁重联在大规模的电流片在高节奏版本的Lynch & Edmondson（2013）的2.5D MHD模拟交感磁突破爆发从一个伪流光源区的属性。我们研究的电阻撕裂和分裂的三个主要的电流片成链的X-和O-型零点，并遵循磁岛生长的动力学，他们的合并，过境，和喷射与重联排气。对于每个电流片，我们量化的长度与宽度的纵横比（高达$\sim$ 100：1），伦德奎斯特数（$\sim$ 10 $^3$），和重连率（流入流出比达到$\sim$ 0.40）的演变。我们研究了等离子体团不稳定性引起的电流片波动的统计和光谱特性，包括磁岛面积、质量和通量含量的分布。我们表明，时间的谱指数的重联产生的磁能密度波动的演变似乎反映了全球性的电流片演化。我们的研究结果是在最近的，高分辨率的reconnection-in-a-box模拟非常一致，即使我们目前的床单的形成，增长和动力学本质上耦合到连续的交感CME爆发的全球演变。
2016-04-23 astro-ph.SR
Iris si iv line profiles: An indication for the plasmoid instability during small-scale magnetic reconnection on the sun
在过去的10年里，我们对快速重联过程的理解发生了巨大的变化，部分原因是高分辨率数值模拟的可用性，这些模拟一直表明电流片分裂成磁岛，重联率变得独立于伦德奎斯特数，挑战的信念，快速磁重联耀斑的收益通过Petschek机制，调用对慢模式冲击连接到一个紧凑的扩散区。重联网站太小，无法解决的图像，但这些重联机制，Petschek和等离子体团不稳定性，有重联网站与非常不同的密度和速度结构，因此可以区分高分辨率的线剖面观测。使用IRIS光谱观测，我们获得了一个典型的线轮廓的调查所产生的小规模的事件被认为是重联网站上的太阳。狭缝钳口图像用于研究等离子体加热和重新配置的网站。一个样本的15个事件，从两个活跃的地区。谱线轮廓复杂，有明亮的核心和宽翼，延伸到300公里/秒以上。这些分布可以用多个磁岛和加速点来再现，这些磁岛和加速点消除了等离子体团的不稳定性，但不能用双向喷流来再现，这些喷流消除了Petschek机制。这一结果表明，如果这些小尺度事件是重联点，那么快速重联是通过等离子体团不稳定性进行的，而不是太阳上小尺度重联期间的Petschek机制。
2015-09-29 astro-ph.SR
Self-generated turbulence in magnetic reconnection
经典的Sweet-Parker重联模型预测重联率与电阻率成反比，通常使用无量纲的Lundquist数（$\Lund$）进行参数化。我们描述的磁流体动力学（MHD）模拟使用静态的，嵌套的网格，显示了一个三维的不稳定性的发展在一个电流片的平面之间的反转场线没有一个引导场。不稳定性导致磁场线在至少由模拟解决的范围$3.2\times 10^3 \lesssim \Lund \lesssim 3.2 \times 10^5$上以与$\Lund$无关的速率快速重连。我们发现，这种不稳定性发生的情况下，甚至与$\Lund \lesssim 10^4$，在我们的模型中出现稳定的最近描述的，二维，等离子体团不稳定。我们的研究结果表明，三维，MHD过程单独产生快速（电阻率独立）重联没有诉诸动力学效应或外部湍流。不稳定的重联层提供了一个自洽的环境中，广泛研究的湍流重联过程可以发生。
2015-05-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Thermal-inertial effects on magnetic reconnection in relativistic pair plasmas
研究了考虑磁流体热性质和惯性性质的相对论对等离子体中的磁重联过程。我们发现，在Sweet-Parker和Petschek相对论的情况下，由于热惯性效应，都有一个增加的重联率，都满足因果关系。为了表征新的影响，我们定义了一个热惯性数，这是独立的相对论性的Lundquist数，这意味着重连可以实现，即使是消失的电阻率作为唯一的热惯性效应的结果。目前的模型对于相对论性无碰撞重联具有根本的重要性，因为它构成了获得重联速率的最简单的方法，比仅用电阻率获得的重联速率更快。
2014-07-07 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Reconnection-Driven Magnetohydrodynamic Turbulence in a Simulated Coronal-Hole Jet
极端紫外线和X射线喷流经常出现在太阳的磁开放冕洞中，特别是在太阳高纬度地区。当这些喷流通过外日冕向内日球层传播时，白光日冕仪可以观测到其中的一些喷流，有人提出，它们会引起在太阳风中原位检测到的微流和扭转阿尔文波。为了预测和理解冠孔射流的签名，我们已经进行了详细的统计分析，这样的射流模拟自适应细化磁流体动力学模型。结果证实了三维的，reconnectiondriven磁湍流的模拟的产生和持久性。我们计算了喷流内磁涨落的空间相关性，发现它们与Müller - Biskamp标度模型吻合得最好，该模型包括通过流体动力学湍流级联耦合的各种大小的间歇电流片。磁涨落的各向异性和电流片的空间取向与非线性阿尔文波的集合一致。这些性质也反映了由重连磁场的几何形状所施加的总体准直射流结构。与湍流观测的比较表明，射流尾流中的湍流与快速太阳风中的湍流在数量上是一致的。
2016-07-13 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
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
Extended magnetic reconnection in kinetic plasma turbulence
本文通过磁通量输运方法在三维动力学等离子体湍流模拟中发现，重联X线可延伸至系统尺度，颠覆了重联呈斑块状的旧观点，并揭示其受临界平衡调控。
2023-08-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Evolution of the Relativistic Plasmoid-Chain in the Poynting-Dominated Plasma
本文研究了坡印廷支配等离子体中类等离子体链的演化。采用相对论电阻磁流体动力学近似，模拟了具有冷背景等离子体的相对论电流片，并数值求解了其时间演化。我们使用不同的磁化参数的背景等离子体和不同的Lundquist数进行各种计算。数值结果表明，最初诱导的等离子体团触发二次撕裂不稳定性，这逐渐填充电流片与等离子体团，也已观察到在非相对论的情况下。我们发现等离子体团链大大提高了重联率，这成为独立的伦德奎斯特数，当这超过一个临界值。此外，我们发现等离子体团的大小分布成为一个幂律。由于磁重联在各种高能天体物理现象中起着重要作用，我们的结果可以用来解释这些现象的物理机制。
2013-07-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Reconnection outflow generated turbulence in the solar wind
Petschek型含时重联（TDR）和准定常重联（QSR）模型被用来研究太阳风中的重联外流结构和相关的局部湍流特征。我们发现，流出结构，如不连续，开尔文-亥姆霍兹（KH）不稳定的通量管或连续的空间填充流不能区分从一点风测量。在这两种模型中，重连流出都可以产生或多或少的空间扩展的湍流边界层（TBD）。详细研究了一个独特的扩展重联外流的结构。谱标度和破裂位置的分析表明，重联外流可以控制当地的场和等离子体条件，这可能有利于一个或另一个湍流耗散机制，其特征尺度和波数。
2014-11-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Transport enhancement and suppression in turbulent magnetic reconnection: A self-consistent turbulence model
通过增强传输，湍流预计有助于快速重联。然而，湍流的影响并不那么简单。除了增强输运外，某些环境下的湍流还表现出抑制输运的作用。在存在湍流交叉螺旋度的情况下，这种输运增强和抑制之间的动态平衡发生。由于这种动态平衡的结果，有效增强磁扩散率的区域被限制在一个狭窄的区域内，导致快速重联。为了证实这一观点，本文提出了一个描述磁重联的自洽湍流模型。借助于数值模拟，其中湍流效应通过湍流模型以一致的方式并入，确认了湍流磁重联中的动态平衡。
2014-01-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Reconnection Diffusion, Star Formation and Numerical Simulations
我们认为快速的磁重联，发生在湍流磁通量，并表明该过程的结果在扩散的磁场和物质，我们称之为重联扩散。重联扩散过程是基于弱湍流磁场的三维重联模型，适用于完全电离和部分电离气体。重联扩散的速率不依赖于电离的水平，因此通常采用的双极扩散的想法得到无关的磁场在湍流流体中的传输。我们认为，重联扩散过程是违反通量守恒在高导电湍流流体的表现。我们讨论了恒星形成和应力的重联扩散的后果。我们表明，大尺度上的重联扩散是独立的小尺度磁场动力学的磁场。我们的结论是，数值模拟正确地代表了实际的天体物理磁场在流动中的扩散与大得多的伦德奎斯特数，如果这些模拟区域的地区是动荡的。
2013-04-10 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Kinetic turbulence in fast 3D collisionless guide-field magnetic reconnection
虽然湍流已被证实对磁重联很重要，但人们对它在无碰撞等离子体中的作用仍知之甚少。以前试图量化湍流对重联的影响时，通常采用阿尔文涨落或其他低频涨落，或者仅在二维构型和反平行磁场中研究无碰撞动力学效应。鉴于此，本文利用三维粒子模拟程序，在频率和波数空间分析了三维导场通过无力电流片重联自发产生的动力学湍流。我们的研究揭示了重联率和动力学湍流的功能类似于目前在现场的航天器观测MMS以及在实验室重联实验MRX，VTF和\textsc{Vineta} -II。特别是，我们发现，动力学湍流发展过程中的3D导场重联表现出宽带幂律频谱扩展超出低杂波频率和电子频率。在频率空间中，湍流的谱指数在重联X线处接近-2.8。在波数空间中，当归一化重联率达到0.1时，它也变为-2.8。宽带动力学湍流主要是由于在足够薄的动力学重联电流片中激发的电流流和电子流剪切不稳定性。动力学湍流的增长对应于高的重连率，超过那些快速层流，非湍流重连。
2018-11-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Relation of Astrophysical Turbulence and Magnetic Reconnection
天体物理学中的流体一般都是湍流的，这一点在大多数输运过程中都必须加以考虑。讨论了湍流对磁重联的影响以及磁重联对MHD湍流级联的影响。我们显示了磁湍流和磁重联的内在的相互依赖和相互关系，特别是，在3D强磁湍流需要重联和3D磁湍流需要快速重联。我们遵循Eyink，Lazarian & Vishniac 2011中的方法，证明了如果用湍流的Richardson扩散代替普通的欧姆扩散，可以恢复Lazarian & Vishniac 1999中快速磁重联的表达式。然而，这并没有恢复磁湍流扩散的概念，该概念假设磁场可以以被动的方式混合到非常小的耗散尺度。相反，我们处理的重联动态重要的磁场束，强烈抵制弯曲，并有明确的平均方向弱扰动的湍流。我们认为，在湍流的存在下，磁通冻结的概念需要修改。由磁湍流引起的扩散可以称为重联扩散，因为它是基于磁场线的重联。重联扩散对磁化等离子体中的连续输运过程和恒星形成有重要意义。此外，湍流介质中的快速磁重联引起高能粒子的一阶费米加速，可以解释太阳耀斑和伽马射线暴。然而，这些发展的最戏剧性的后果是，标准的磁通冻结的概念，必须从根本上修改湍流的存在。
2011-11-30 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Flow-turbulence interaction in magnetic reconnection
本文研究了湍流在磁重联中的作用，特别强调了流动（大尺度非均匀结构）和湍流之间的相互作用。为了评估由于湍流引起的有效传输，除了由湍流能量表示的湍流的{ \it强度}信息之外，由伪标量统计量（螺旋度）表示的{ \it结构}信息也是重要的。在演化方程的基础上，提出了湍流具有交叉螺旋度的机制。高度湍流介质中的磁通冻结被认为是特别强调的湍流交叉螺旋度的空间分布。本文还研究了磁重联中的交叉螺旋度效应。结果表明，有利于交叉螺旋度产生的大尺度流场和磁场结构与快速重联是相容的。在这个意义上，湍流和大尺度结构促进了由湍流交叉螺旋度介导的磁重联。
2011-08-15 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Astrophysical Reconnection and Particle Acceleration
天体物理重联发生在湍流介质中。在大多数情况下，湍流是预先存在的，而不是由重连本身引起的。Lazarian & Vishniac（1999）的磁重联模型预测，在湍流存在的情况下，重联变得很快，即它与电阻率无关，但取决于湍流的水平。磁重联通过从重联区域的湍流流出将能量注入到等离子体中，并且这种流出可以增强湍流水平，从而产生重联的爆发。如Gouveia dal Pino & Lazarian（2005）中所讨论的，在湍流存在下的磁重联可以通过一阶费米机制加速高能粒子。讨论了湍流重联中粒子加速的新的数值结果，并将湍流重联产生的加速与湍流介质中高能粒子的加速进行了比较。
2012-02-07 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Complexity of magnetic-field turbulence at reconnection exhausts in the solar wind at 1 AU
磁重联是空间和天体物理等离子体中将磁能转化为粒子动能和等离子体热能的复杂机制。此外，磁重联和湍流似乎是密切相关的等离子体。我们分析了磁场湍流的排气中检测到的四个重联事件的太阳风使用詹森-香农复杂性熵指数。行星际磁场分解到LMN坐标使用混合最小方差技术。第一个事件的特点是延长排气期，使我们能够获得的标度指数的高阶结构函数的磁场波动。通过计算的复杂性熵指数，我们表明，更高程度的不确定性是相关的低熵和更高的复杂性在惯性子区。我们还计算了其他三个重联排气事件的复杂性熵指数。对于所有四个事件，磁场的$B_L$分量显示出比$B_M$和$B_N$分量更低程度的熵和更高程度的复杂性。我们的研究结果表明，相干结构可以负责减少熵和增加复杂性内的重联排气在磁场湍流。
2021-10-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Nonlinear Reconnection in Magnetized Turbulence
最近对强磁化等离子体湍流的分析工作假设存在一系列尺度，其中撕裂不稳定性可能支配能量级联。在本文中，我们估计的条件下，这种撕裂可能会引起充分的非线性磁重联的湍流涡旋，从而使显着的能量转换和耗散。当这些条件得到满足时，一个新的湍流区域就会出现，其中重连驱动的能量耗散变得很常见，而不是当它们不满足时必然出现的罕见特征。
2019-07-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Quantifying three dimensional reconnection in fragmented current layers
越来越多的证据表明，当磁重联发生在高伦德奎斯特数的等离子体中时，例如在太阳日冕或地球的磁层中，它是在一个破碎的电流层中发生的，而不是一个光滑的电流层。在这些分裂的电流区域的范围内，相关的磁通量转移和能量释放在许多不同的地方同时发生。这项调查的重点是如何最好地量化在这些层中发生重连的速率。一个分析理论的发展，它描述的方式，其中新的连接内形成碎片化的电流层的情况下，磁零点。它示出的集体率，在新的连接形式可以由两个措施的特点;一个总率，它测量的真实率，在新的连接形成和净率，它测量的净变化的连接与最大值的积分$E_{\|}$通过所有的非理想区域。两个简单的分析模型，演示了如何应用，他们量化。
2016-07-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Turbulence, Reconnection and Cosmic Rays in Galaxy Clusters
近年来，我们对磁湍流和磁重联的理解发生了重大变化，这反过来又使我们对宇宙射线扩散和加速有了更好的理解。目前的磁化湍流模型不再是特别的结构，而是经过数值检验的理论。在这篇简短的评论中，我们总结了会议上两次演讲中提出的主题，并简要介绍了这一广阔而迅速发展的领域。本文讨论了湍流如何降低星系团中无碰撞等离子体中粒子的有效平均自由程，并指出这使得MHD湍流描述适用于更宽的尺度范围。讨论了MHD湍流的性质及其与磁重联的关系。最后，我们综述了湍流如何通过二阶费米过程诱导粒子加速，以及湍流如何影响激波和重联区的一阶费米加速。
2011-08-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Magnetic reconnection and plasmoid formation driven by the two-dimensional resistive kink instability in a current hole configuration
我们调查的非线性演化的$m = 1$电阻内部扭结模式在一个二维（2D）配置包含一个中心区域的负电流密度，也被称为“电流孔”设置。有限元程序FINMHD用于求解一组简化的不可压缩磁流体动力学（MHD）方程与电流涡公式。首先，扭结不稳定性线性发展与电阻性内部扭结模式的一般理论一致，并随后导致电流片的形成。在相对较低的伦德奎斯特数$S$，磁重联过程进行的速度预测的斯威特帕克制度。相反，当$S$超过一个临界值，即$S_c \simeq 10^4$时，电流片会被稍低于阿尔文时间尺度的等离子体团的形成所破坏。在后一种情况下，一个随机重联制度表现出Petshek型功能丰富的等离子体团达到。还测量了$0.02$阶的相对快的归一化重连率值。最后，我们比较我们的结果与那些在类似的2D以前的研究中使用理想的MHD不稳定性启动的过程，并讨论其相关的等离子体链的形成和相关的快速重联制度的一般理论。
2020-10-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Three-dimensional Spontaneous Magnetic Reconnection
磁重联最为人所知的是对太阳的观测，它会引起太阳耀斑。观测估计重联率是阿尔文速度的一个小的，但不可忽略的部分，所谓的快速重联。直到最近，重联的流行图片是指电阻率或等离子体微观效应，这是矛盾的观察率。另一种情况是由于湍流中磁场线的随机性或薄电流片的撕裂不稳定性引起的重联。在本文中，我模拟了长期的三维非线性演化的薄，平面电流片的快速斜撕裂不稳定性的连续粘性MHD的直接数值模拟。后期的演化类似于一般的湍流，具有-5/3的功率谱和尺度依赖的各向异性，因此我得出撕裂驱动的重联成为湍流重联。湍流在尺度上是局部的，因此微观扩散系数不应该影响大尺度的量。这是通过随着Lundquist数的增加，重连率向$\sim 0.015 v_A$收敛来证实的。在这种有平均场的自发重联中，在没有驱动的情况下，单位面积的耗散率也收敛到$\sim 0.006 ρv_A^3$，无量纲常数$0.015$和$0.006$仅由剪切磁场的自驱动非线性动力学决定。值得注意的是，这也意味着薄电流片具有仅取决于其长宽比和$v_A/c$的通用流体阻力。
2016-10-27 astro-ph.SR physics.plasm-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
Phase Diagrams of Forced Magnetic Reconnection in Taylor's Model
外部驱动的磁重联如何演变的理解的最新进展是组织在参数空间图。这些图是使用四个关键的无量纲参数：伦德奎斯特数$S$，磁普朗特数$P_m$，边界扰动的振幅$\hat Ψ_0$，和扰动波数$\hat k$。这种新的表示突出了一个给定的系统，其中的磁重联过程预计将区分由一个特定的演变的参数区域。与以前提出的相图相反，这里介绍的图考虑到了重连过程的动态演变，并且能够预测$S$和$P_m$的相同值的缓慢或快速重连制度，这取决于表征外部驱动器的参数，迄今为止从未考虑过。这些特征对于理解不同物理系统中磁重联的发生和演化具有重要意义
2015-05-04 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
Reconnection Studies Under Different Types of Turbulence Driving
利用三维直接数值模拟方法研究了Lazarian和Vishniac（1999）提出的弱湍流条件下的快速磁重联模型。该模型已经在Kowal等人（2009年）中成功测试，证实了重连速度$V_{rec}$对湍流注入功率$P_{inj}$和注入规模$l_{inj}$的依赖性（由约束$V_{rec} \sim P_{inj}^{1/2} l_{inj}^{3/4}$表示），并且没有观察到对欧姆电阻率的依赖性。在Kowal等人（2009）中，为了驱动湍流，我们在傅立叶空间中注入了速度波动，频率集中在$k_{inj}=1/l_{inj}$周围，如Alvelius（1999）所述。本文通过引入一种新的湍流驱动方式，对不同湍流注入机制下的快速磁重联进行了比较。新方法直接在真实空间中的随机位置注入具有指定幅度和尺度的速度或磁涡旋。给出了涡参数与湍流功率和注入尺度之间的精确关系。我们进行了模拟，以研究湍流功率和注入尺度的依赖关系与新的强迫。结果表明，在两种情况下，采用两种不同的湍流驱动方法暴露相同的标度，模型之间没有差异。这与Lazarian和Vishniac（1999）的预测一致。此外，我们进行了一系列的模型与不同的粘度$ν$。虽然Lazarian和Vishniac（1999）没有提供任何预测这种依赖性，我们报告了一个弱的关系之间的重联速度与粘度，$V_{rec}\simν^{-1/4}$。
2012-03-13 astro-ph.SR 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
Numerical Tests of Fast Reconnection in Weakly Stochastic Magnetic Fields
利用三维数值模拟研究了湍流对磁重联的影响。这是对Lazarian & Vishniac（1999）提出的弱湍流条件下快速磁重联模型的首次检验。该模型预测，弱湍流，一般存在于大多数天体物理系统，通过减少重联事件的横向尺度，并允许许多独立的通量重联事件同时发生，提高重联率。结果，重联速度变得与欧姆电阻率无关，并由湍流引起的磁场漂移决定。为了量化重联速度，我们使用直观的定义，即重联通量流入的速度，以及基于正式推导的解析表达式的更复杂的定义。我们的结果证实了Lazarian & Vishniac模型的预测。特别地，我们发现Vrec Pinj^（1/2），如模型所预测的。对于我们的一些模型，与预测的对注入尺度的线性依赖性相比，对注入尺度的依赖性比预期的要弱一些，即l^（3/4），这可能需要对模型进行一些改进，或者可能是由于激发区域的有限大小等效应。重联速度被发现依赖于预期的磁场漂移率，而不是在引导场的大小。在我们的模型中，我们看到没有依赖于引导场时，其强度是可比的重连组件。更重要的是，虽然在没有湍流的情况下，我们成功地再现了Sweet-Parker标度的重联，在湍流的存在下，我们没有观察到任何依赖于欧姆电阻率，确认我们的重联是快速的。
2009-04-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Interplay Between Collisionless Magnetic Reconnection and Turbulence
本文从理论、数值和观测角度回顾了无碰撞等离子体中磁重联与湍流之间复杂的相互作用，重点介绍了 NASA 的 Magnetospheric Multiscale 任务在地球磁层关键区域提供的新见解。
2024-07-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional plasmoid-mediated reconnection and turbulence in Hall magnetohydrodynamics
本文研究霍尔MHD中三维等离子体团介导重联，发现三维条件下单X线重联比二维更不易发生，且在特定Lundquist数和尺度比下可实现自生湍流重联，并分析了其能谱与各向异性特征。
2024-08-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Role of magnetic reconnection in MHD turbulence
目前对MHD湍流的理解设想湍流涡旋在所有三个方向上都是各向异性的。在垂直于局部平均磁场的平面上，这意味着这种涡旋在小尺度上变成了电流片状结构。我们分析了磁重联在这些结构中的作用，并得出结论，重联成为重要的尺度$λ\sim L S_L^{-4/7}$，其中$S_L$是外尺度（$L$）伦德奎斯特数和$λ$是最小的场垂直涡尺寸。这个尺度大于由涡流的电阻性扩散所设定的尺度，因此意味着能量耗散的路线与由柯尔莫哥洛夫现象学所预测的路线从根本上不同。特别是，我们的分析预测存在的亚惯性，重联间隔的MHD湍流，傅立叶能量谱$E(k_\perp)\propto k_\perp^{-5/2}$，其中$k_\perp$是波数垂直于当地平均磁场。同样的计算也进行了高（垂直）磁普朗特数等离子体（$Pm$），其中的重联规模被发现是$λ/L\sim S_L^{-4/7}Pm^{-2/7}$。
2016-12-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Properties of current sheets in two-dimensional tearing-mediated incompressible magnetohydrodynamic turbulence
Auburn University（奥本大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
通过高分辨率二维模拟，研究了平衡不可压缩MHD湍流中电流片的几何参数（厚度、长度、Lundquist数）及其与湍流各向异性的关系，发现撕裂不稳定性产生更小电流片，且电流片形状与湍流涡旋无直接对应。
2026-06-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Energy transport during 3D small-scale reconnection driven by anisotropic plasma turbulence
无碰撞等离子体中的能量耗散是一个长期存在的基本物理问题。虽然众所周知，磁重联和湍流耦合和传输能量从系统尺度到亚质子尺度，能量分布和能量耗散渠道的细节仍然知之甚少。特别是，与三维（3D）的小尺度重联发生的湍流级联的结果是未知的能量传递和运输。我们使用一个显式的完全动力学的粒子在细胞中的代码来模拟三维小尺度磁重联事件中形成的各向异性和Alfvénic衰减湍流。我们确定了一个高度动态和不对称的重联事件，涉及两个重联通量绳。我们使用基于玻尔兹曼方程的双流体方法来研究与重联事件相关的空间能量传递，并将双流体能量方程中的功率密度项与标准的基于能量的阻尼，加热和耗散代理进行比较。我们的研究结果表明，电子体流传输热能密度比动能密度更有效。此外，在我们的湍流重联事件中，能量密度转移是由等离子体压缩。这与湍流流片和湍流重联事件一致，但与层流重联不一致。
2022-08-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Inertial-Range Reconnection in Magnetohydrodynamic Turbulence and in the Solar Wind
关于太阳风的现场航天器数据显示，事件被确定为具有流出和明显的“$X$ -线”$10^{3-4}$倍离子尺度的磁重联。为了理解湍流在这些尺度上的作用，我们在磁流体动力学（MHD）模拟中对惯性范围重联事件进行了案例研究。我们观察到随机漂移的磁力线在空间中，标准的磁通量冻结由于理查森色散的故障，和一个扩大的重联区包含许多电流片。粗颗粒的磁几何形状类似于太阳风中的大尺度重联，然而，双曲线通量管或“$X$ -线”在积分长度尺度上延伸。
2015-03-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Turbulence, Magnetic Reconnection in Turbulent Fluids and Energetic Particle Acceleration
湍流在天体物理学中无处不在。它从根本上改变了许多天体物理现象，特别是宇宙射线的传播和加速。本文介绍了可压缩磁流体动力学（MHD）湍流的现代认识，特别是它的Alfvén、慢和快模式的分解，讨论了亚音速和超音速湍流介质的密度结构，以及其他相关的天体物理湍流机制。所有这些信息是必不可少的理解高能粒子加速，我们在审查中进一步讨论。例如，我们展示了快模式和慢模式如何通过二阶费米加速来加速高能粒子，而密度波动在冲击前区域产生磁场，使高能宇宙射线能够实现一阶费米加速。然而，非常重要的是，一阶费米宇宙线加速也可能在磁重联的网站。在湍流的存在下，这种重联变得更快，我们提出了支持Lazarian & Vishniac（1999）模型的预测的数值证据。这个过程的效率表明，磁重联可以在短时间内释放大量的能量。由于粒子追踪数值模拟表明粒子在重联过程中可以有效地加速，我们认为磁重联过程对粒子加速可能比目前公认的要重要得多。特别是，我们讨论了加速所产生的重联作为一个可能的起源的异常宇宙射线测量的旅行者，以及起源宇宙射线过剩的方向Heliotail。
2012-10-31 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-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
Magnetic reconnection, plasmoids and numerical resolution
本文通过高分辨率数值模拟表明 plasmoid instability 对数值分辨率高度敏感，在充分分辨条件下即使高 Lundquist 数也不出现，从而质疑其作为快速磁重联机制的解释。
2024-06-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Connecting theory of plasmoid-modulated reconnection to observations of solar flares
太阳耀斑重联过程的时间尺度很短，这一直是一个谜。最近的研究表明，在重新连接的电流片的等离子体团的形成的重要性，与量化的宽度与长度的电流片的纵横比在伦德奎斯特数的负功率$α$，即$S^{-α}$，是关键的理解等离子体团形成的开始。在本文中，我们第一次应用的理论缩放这个长宽比观察到的耀斑，以评估如何等离子体团的形成可能与观测。我们发现，对于三个不同的耀斑显示等离子体团的范围内的$α$值的$α= 0.27$到$0.31$。在这个小范围内的值意味着等离子体团可能在达到理论预测的临界纵横比（$α=1/3$）之前形成，这可能对理论模型提出挑战。
2023-01-09 astro-ph.SR 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
Magnetic reconnection mediated by hyper-resistive plasmoid instability
用线性分析和非线性模拟方法研究了高阻等离子体团不稳定性引起的磁重联。发现线性增长率与$S_{H}^{1/6}$相对于超电阻Lundquist数$S_{H}\equiv L^{3}V_{A}/η_{H}$成比例，其中$L$是系统尺寸，$V_{A}$是阿尔文速度，$η_{H}$是超电阻率。在非线性区域，重联率变得几乎不依赖于$S_{H}$，等离子体团的数量与$S_{H}^{1/2}$成比例，次级电流片的长度和宽度都与$S_{H}^{-1/2}$成比例。这些缩放是一致的启发式参数假设二次电流片接近边际稳定。等离子体团的分布作为封闭的通量$ψ$的函数被发现服从$ψ^{-1}$幂律在一个扩展的范围内，随后由大的等离子体团的快速下降。这些结果进行了比较与电阻磁流体动力学研究。
2013-08-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
