Ion-scale current structures in Short Large-Amplitude Magnetic Structures
我们研究了磁层多尺度任务观测到的地球离子前震区短大振幅磁结构（SLAMS）中的电流结构。具有强电流（|J| ~1 μA/m^2）的结构具有与局部离子惯性长度（di）相当的标度长度。一种电流结构类型是由于SLAMS的磁场旋转而产生的电流片，并且这些电流片的子集可以表现出包括电子流出射流和X线型磁拓扑的重联特征。SLAMS边缘附近的双尺度电流片的传播速度比整个SLAMS慢得多，这表明它可能是由压缩引起的。电流结构也以磁声哨声波的形式存在，其中fci < f < flh，fci和flh分别是离子回旋频率和低杂波频率。电流片和哨声波中的场旋转产生可比较的|J|和能量转换率。电子加热被清楚地观察到在一个哨声包嵌入在一个较大规模的电流片的SLAMS，其中的平行电场和曲率漂移相反的电场激发电子。研究结果揭示了激波过渡区薄电流结构的产生和能量转换过程。
2020-04-22 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
Ion motion in a polarized current sheet
研究了极化电场对薄电流片中离子瞬态运动的影响。使用绝热不变量，我们解析地描述了各种离子轨迹的电流片配置，其中包括在中心区域的标量势的局部最小值或最大值。根据极化电场的符号和大小，电流片中的离子可以比未极化的电流片中的离子更有效地被捕获或喷射。我们推导出瞬态粒子填充的相对相空间体积作为电场振幅的函数的表达式。这个表达式使我们能够估计瞬态粒子和电流密度对电场的依赖性。我们讨论了这些结果的适用性在行星磁层中观察到的电流片。
2017-01-22 physics.plasm-ph physics.space-ph
A note on the structure and kinematics of Harris current sheets
平坦的哈里斯电流片模型已成为磁尾、磁层顶以及日鞘和天体物理学的多电流片模型中磁重联的理论和模拟的一个强有力的初始平衡，人们认为，这种结构可能是产生湍流和高能粒子的原因。在这里，我们调查背后的哲学哈里斯表鉴于物理条件。本文中的运动学处理考虑了离子和电子的不同动力学。
2013-07-26 physics.space-ph
Stability of the magnetotail current sheet with normal magnetic field and field-aligned plasma flows
磁尾动力学中最重要的问题之一是磁尾电流片的亚暴起始和相关的不稳定性。由于具有单调$B_z$的最简单的2D电流片配置被证明对撕裂模式是稳定的，因此不稳定性研究的焦点转移到更具体的配置，例如具有强瞬态离子电流的动力学电流片和具有非单调$B_z$的电流片（局部$B_z$最小值或/和峰值）。后者的电流片配置的稳定性进行了研究，在动力学和流体的方法，而瞬态离子效应的调查仅限于动力学模型。本文旨在提供一个多流体电流片配置，模仿电流片与瞬态离子的稳定性的详细分析。利用具有两个场向离子流的系统，模拟压力非回转效应，我们用有限$B_z$构造了一维电流片。这个模型很好地描述了最近发现的非常薄的强磁尾电流片。该双离子模型的稳定性分析证实了有限$B_z$的稳定效果，并表明，最稳定的电流片是一个完全逆流的离子流和零净流量。这种场向流动可以替代压力张量非各向异性对应力平衡的贡献，但不能超过$B_z$的稳定作用。所得结果进行了讨论的背景下，磁尾动力学模型和航天器观测。
2021-10-16 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
Electron-only Reconnection in Ion-scale Current Sheet at the Magnetopause
在磁重联的标准模型中，离子和电子都耦合到新重联的磁场线上，并以双向爆发离子和电子喷流的形式被喷离重联扩散区。最近的观测提出了一种新的模型：电子尺度电流片中没有离子耦合的只有电子的磁重联。利用磁层多尺度探测器（MMS）的观测数据，在地磁层顶距X线至少40 di处观测到一个长的内电子扩散区（EDR），这意味着EDR的延伸范围比理论和模拟预测的要长得多。该内部EDR嵌入在离子标度电流片中（4 di的宽度，di是离子惯性长度）。然而，这种持续的磁重联并不伴随着爆发离子流出，这意味着在离子尺度电流片中存在仅电子重联。我们的观测结果对理解电子尺度电流片中的标准磁重联模型和唯电子重联模型提出了新的挑战。
2021-09-27 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Sub-ion scale current sheets in kinetic Alfvén wave turbulence
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）；Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理斯大学数学物理学院）
本研究通过PIC模拟探讨了KAW湍流中亚离子尺度电流片的形成机制及其在耗散中的作用。
2026-01-26 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Reconnection in the Centre of the Near-Earth Plasma Sheet: Control by Plasma Drifts and Magnetic Flux Convection close to the Earth
磁层内的对流可以被认为是磁通量和等离子体从磁尾转移到夜侧，然后从那里对流和漂移到昼侧。在许多流体流动的情况下，下游流动（对流和漂移到向阳面）是上游流动（重新连接和流入的尾巴）的重要边界条件。近地等离子体片中的尾状通量管在重联事件之间阻挡了来自尾的流入。然而，向西漂移的高能离子（曲率和梯度漂移和ExB漂移）删除等离子体能量从近午夜造成通缩和地球流在赤道平面。(The过程可以描述为等离子体片/部分环电流的东部向西漂移。向地球的流动将磁通量和等离子体从厚的等离子体片的中心移走，并产生薄的电流片，这反过来有利于重联的开始。X线正好形成向地球流动区域的尾部。最初，重联发生的X线向地传播和磁岛的增长在其尾部一侧，因为没有尾流。随后，系统向瓣合并方向演化，X线向尾方向传播，符合尾重联的标准图像。发生流入和重联的本地时隙的东西宽度由漂移离子的东端处的等离子体能量减小的尺度长度确定。预计重联槽将跟随部分环电流东端的西向漂移。该模型似乎是一致的爆发性的整体流动，西行浪涌和许多其他观测到的亚暴的属性。
2004-12-18 physics.space-ph
Electron scale structures and magnetic reconnection signatures in the turbulent magnetosheath
最近的磁流体力学数值模拟结果表明，无碰撞空间等离子体湍流可以产生重联薄电流片。MMS任务提供了第一个严肃的机会来检查湍流产生的小离子-电子尺度重连是否类似于在磁尾或磁层顶经常观察到的重连事件。在这里，我们调查领域和粒子观测得到的MMS舰队在湍流的地球磁鞘后面的准平行弓形激波几何形状。我们观察到多个小规模的电流片在事件中，并提出了一个检测到的结构之一的详细外观。薄电流片的出现可以导致电子尺度结构，其中离子被退磁。在选定的结构中，我们看到离子退磁，电子射流，电子加热和agyrotropy的签名，这表明MMS航天器在这些尺度上观察到重连。
2017-06-13 physics.space-ph
Ion-Scale Current Sheets Embedded in Reconnection Jet Shear Layer of the Near-Sun Heliospheric Current Sheet
Chungbuk National University（忠北国立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；New Mexico Consortium（新墨西哥联盟）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究日球电流片中嵌入的离子尺度电流片及其与重联喷流边缘流动剪切层的关系，通过分析帕克太阳探测器观测数据，识别出多种类型的离子尺度电流片，揭示了重联喷流剪切层在多尺度结构形成中的作用。
2026-07-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Suprathermal Ion Energy spectra and Anisotropies near the Heliospheric Current Sheet crossing observed by the Parker Solar Probe during Encounter 7
我们目前的观测>10-100 keV/核子超热（ST）的H，He，O和Fe离子与交叉的日光层电流片（HCS）在径向距离<0.1 au的太阳。我们的主要发现是：1）在第一次完全穿越期间检测到非常少的重离子，在第二次部分穿越期间重离子强度降低，并且在第二次穿越之后达到峰值; 2）离子到达时间没有表现出速度色散; 3）He俯仰角分布跟踪磁场极性反转，并且显示出高达~10：1的反向阳、场对准流和更靠近HCS的束，其在远离HCS时变得几乎各向同性; 4）He谱使HCS两侧变陡，He、O和Fe谱呈现出~ E ^[4 -6]形式的幂律;以及5）最大能量EX随着离子的荷质（Q/M）比而增加，EX/EH与[（QX/MX）]^α成比例，其中α ~0.65-0.76，假设平均Q状态类似于在1 AU的渐变和脉冲太阳高能粒子事件中测量的那些。没有速度色散，加上靠近HCS的强场向各向异性，似乎排除了太阳耀斑和近太阳日冕物质抛射驱动的冲击。这些新的观测结果不仅对采用直接平行电场和根据E/Q组织最大能量的机制提出了挑战，而且对局部扩散和磁重联驱动的加速模型也提出了挑战。重新评估我们目前对高能离子的产生和传输的理解，对于理解这种近太阳的、与电流片相关的ST离子种群是必要的。
2021-11-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Properties of the Stormtime Plasma Sheet at the Lunar Distance
Institute of Geophysics and Planetary Physics, Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系地球物理与行星物理研究所）
研究月球轨道上ARTEMIS探测器在两次磁暴事件中磁尾穿越期间收集的数据，发现磁暴恢复阶段电子温度升高，离子温度比例下降，电静态波动功率增加，推测电子能量来源可能与持续性偶发电子重联和电静态湍流有关。
2026-04-28 physics.space-ph
Suppression of reconnection in polarized, thin magnetotail current sheets: 2D simulations and implications
许多航天器的现场观测表明，地球磁尾的磁重联主要受重联前电流片位形的控制。最重要的薄电流片特征之一是由强极化电场驱动的电子电流占优势，这通常在重联之前在地球的磁尾中观察到。我们使用粒子模拟来研究二维磁尾电流片中的磁重联，该电流片具有垂直于电流片的有限磁场分量和电流片极化。在相同的外部驱动条件下，在极化电流片的重联示出发生在一个较低的速率比在非极化电流片。极化电流片中的重联率随电子流对交叉尾电流贡献的增加而线性减小。在较低背景温度的模拟中，重联电场较高。结果表明，在这种极化电流片中，重联后流出的能流主要是离子焓流，其次是电子焓流、坡印亭流、离子动能流和电子动能流.这些发现与航天器的观测结果一致。由于电流片的极化沿磁尾是不均匀的，我们的研究结果表明，它可能会减慢重联在最极化的近地磁尾，从而移动的位置重联开始downtail。
2022-09-24 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetosphere-ionosphere coupling in Jupiter's middle magnetosphere: computations including a self-consistent current sheet magnetic field model
本文考虑自洽计算的磁盘场结构对木星磁层-电离层耦合电流系统的影响。我们发现方位电流强度和磁场线的拉伸依赖于磁层-电离层耦合电流系统参数，即电离层Pedersen电导率和电离等离子体质量流出率。然而，总的来说，赤道磁场轮廓获得的是类似的内部区域中的那些先前使用的，使得电流是相同的顺序作为先前的解决方案使用一个固定的经验赤道磁场强度模型，虽然外部边缘场的电流盘的行为，以扭转外部区域中的场对准电流。我们还发现，虽然在内部区域的方位角电流是由热等离子体压力为主，一般被认为是在木星的情况下，使用一个现实的等离子体角速度配置文件实际上导致离心电流成为占主导地位的外磁层。此外，尽管磁层-电离层耦合电流系统参数的方位电流的强度的依赖性，在赤道平面的峰值场向电流的位置也发生变化，使得电离层的位置保持大致恒定。因此，它被发现，需要显着的变化来解释使用哈勃太空望远镜观察到的主要椭圆形位置的变化的离子等离子体盘的质量密度。
2011-08-16 astro-ph.EP physics.space-ph
Differentiating EDRs from the Background Magnetopause Current Sheet: A Statistical Study
本文基于MMS任务251次磁层顶穿越的统计研究，发现EDR穿越的电流密度比普通磁层顶高一个数量级，并识别出平行电流特征及与位置相关的离子速度，从而为区分EDR与背景磁层顶电流片提供了统计判据。
2023-09-18 physics.space-ph
Sharp changes of solar wind ion flux and density within and outside current sheets
对Interball-1航天器数据（1995-2000年）的分析表明，太阳风离子通量有时会在几秒钟或几分钟的时间内突然增加或减少20%以上。通常情况下，这种太阳风离子通量（SCIF）急剧变化的幅度大于0.5 × 10^8 cm^-2 s^-1。WIND航天器上的太阳风实验也观测到了离子通量的这些突然变化，因为太阳风密度增加和减少，而太阳风速度的变化可以忽略不计。SCIF不规则地发生在1 AU处，当具有特定性质的等离子体流到达地球轨道时。SCIF通常在缓慢、湍流的太阳风中观测到，其密度和行星际磁场强度都有所增加。使用太阳风密度、磁场及其标准偏差作为输入参数，模拟了一天中SCIF发生的次数，为期5年。模型和实验数据之间的相关系数为~0.7。研究发现，SCIF与日冕物质抛射（CME）、共转相互作用区（CIR）或行星际激波无关;然而，85%的扇形边界被SCIF包围。在SCIF观测次数为5次或5次以上的天数内，太阳风等离子体的性质与扇形边界处的太阳风等离子体的性质相同。一个可能的解释SCIF（扇区边界附近）的发生是磁重联在日光层电流片或本地电流片。SCIF（扇区内）的其他可能原因是缓慢的太阳风和通量管交叉处的湍流过程。
2011-02-05 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron-to-ion bulk speed ratio as a parameter reflecting the occurrence of strong electron-dominated current sheets in the solar wind
电流片是无碰撞天体物理等离子体中磁重联和能量耗散的首选位置。其中的电流可以由电子和离子携带。在我们先前对湍流等离子体中CS形成相关过程的理论研究中，我们利用完全动力学和混合代码模拟，将离子视为粒子和电子-作为无质量流体，我们发现电子主导的CS可能在离子主导的CS内部或附近形成。电子成为电流的主要载体和贡献者的能量耗散在电子为主的CS。这些磁等离子体结构代表了一种特殊类型的CS，不应该与所谓的电子尺度CS混淆。我们的模拟结果表明，这样的CSs的特点是由电子-离子体速度比Ue/Ui增加。MMS任务的理论预测和高分辨率观测表明，在离子尺度上可以看到强电子主导的CSs。因此，我们建议，应用Ue/Ui参数的太阳风数据可能会允许定位最强的电子占主导地位的CSs与一个普通的航天器的分辨率至少约为1 - 3秒。结果表明，事实上，电子占主导地位的CSs对等离子体的影响，在一段时间内观察到的安静的太阳风条件在1 AU可能与Ue/Ui的急剧变化。发现电子主导的CS被定位在附近的离子主导的CS通过磁场和等离子体参数Ue/Ui的变化，显示相同的聚类。Ue/Ui可以作为探测太阳风中CSs以及电子在其中所起作用的关键参数之一。
2022-06-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Energetic Particles from Quasi-Separatrix Layers and Current Sheets at the Sun
本文首次提出太阳准分离层和电流片加速能量粒子的全球模型，揭示其为富含³He和重离子的种子粒子群来源，有助于改进太阳能量粒子预测。
2025-11-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Multiple current sheet systems in the outer heliosphere: Energy release and turbulence
在日光层外层，在太阳风终止激波之外，预计弯曲的日光层电流片形成一个密集的、多个薄电流片的区域。这样的系统可能受到离子动力学撕裂不稳定性的影响，并因此产生与磁重联相关的磁岛和热离子群。在这种环境中的重联过程有重要的影响，当地的粒子运输，并在重联网站和湍流粒子加速。我们研究这个复杂的环境，通过三维混合模拟在很长的时间尺度上，为了捕捉撕裂不稳定性的线性增长的演变，在后期充分发展的湍流状态。最终状态的发展从高度有序的初始状态通过正向和反向级联。当包含引导场时，存在磁涨落的分量和谱各向异性。包含一群新出生的星际拾取质子不会强烈影响这些结果。最后，我们得出结论，多个电流片之间的重连可以作为一个重要的湍流源在外层日光层，高能粒子加速和传播的影响。
2016-03-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Regimes of charged particle dynamics in current sheets: the machine learning approach
Space Research Institute RAS（俄罗斯科学院空间研究所）；National Research University Higher School of Economics（国立研究型大学高等经济学院）；University of California, Los Angeles（加利福尼亚大学洛杉矶分校）；Drexel University（德雷塞尔大学）
电流片是具有强等离子体电流的近一维空间局域结构。它们在储存磁场能量方面起着关键作用，它们将行星磁层、太阳风和日冕中不同的等离子体种群分开。电流片是负责等离子体加热和带电粒子加速的磁场线重联的主要区域。最有趣和最广泛观察到的一维电流片类型之一是旋转不连续性，它可以是无外力的，也可以包括等离子体压缩。这种一维电流片的理论模型是基于离子绝热运动的假设，即离子绝热不变量是守恒的。我们集中在三个电流片配置，广泛观察到在地球磁层顶和磁尾和近地太阳风。这种电流片中的磁场由瞬态离子携带的电流支持，瞬态离子仅在存在足够数量的不变量时才存在。在本文中，我们采用一种新的机器学习方法，AI庞加莱，确定参数域绝热不变量是保守的。对于所有三个电流片配置，这些域是相当狭窄的，并不涵盖整个参数范围内观察到的电流片。我们讨论了可能的解释所获得的结果表明，1D电流片是动态的，而不是静态等离子体平衡。
2022-10-30 astro-ph.EP cs.LG nlin.CD
Two-dimensional particle-in-cell simulation of magnetic reconnection in the downstream of a quasi-perpendicular shock
本文利用二维粒子模拟方法研究了准垂直激波下游的磁重联。冲击波是非平稳的，并经历一个周期性的改造。重整过程开始时，激波阵面相对平坦，部分上游离子被激波阵面反射。反射离子在洛伦兹力的作用下向上运动，导致激波前沿脚处的磁场线向上弯曲，然后由于弯曲的磁场线的挤压而形成电流片。形成的电流片被太阳风带向冲击波阵面，冲击波阵面与电流片相互作用后变得不规则。由太阳风带来的电流片和与冲击波阵面相关的电流片都被分裂成许多小的附加电流片。当这些对流电流片对流进入下游时，其中几个可能发生电子尺度的磁重联，并产生磁岛。在X线周围还产生了强的重联电场和能量耗散，同时也形成了高速电子外流。
2021-08-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic guide field generation in thin collisionless current sheets
在空间等离子体（如磁层尾或磁层顶电流层）中的薄（$Δ<$/少数$λ_i$）无碰撞电流片中，磁场可以{通过非磁性韦伯不稳定性\citep{weibel1959}的作用从热涨落水平}增长。这种不稳定性是由从“离子扩散”（离子惯性霍尔）区域进入内部电流（电子惯性）区域的逆流电子流入驱动的，当流入的电子在小于电子回旋半径和$<$几个$λ_e$的尺度上变得非磁性时，周围的磁场被排除在该区域之外。结果表明，在磁层尾条件下，韦伯场达到可观测振幅$|{\bf b}_{\rm W}|\sim 1$ nT需要$\sim$ 20-40 e折叠时间（$\sim$ 10-20 s）.在逆流入流中，这些场主要是引导场类型。这在磁引导场重联中是有意义的。已知引导字段可能提供突发重连接\citep的开始所需的条件{drake 2006，pritchett 2005 a，pritchett 2006 a，cassak 2007}。在非对称流入的韦伯场本身可能会演变成一个组件正常的电流片，这也可能有助于重联开始。
2010-01-01 physics.geo-ph physics.space-ph
Force-free current sheets in the Jovian magnetodisk: the key role of electron field-aligned anisotropy
本研究考察木星磁层盘中由电子场向双向流支撑的新型近无力电流片位形，发现双向流使电子热各向异性接近火管不稳定性阈值并导致强磁场剪切，利用Juno数据揭示了其内部结构与形成机制。
2023-01-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Configuration of magnetotail current sheet prior to magnetic reconnection onset
磁尾电流片的配置决定了控制亚暴发生的磁重联特性，亚暴是地球磁层中最具活力的现象之一。静止时间电流片通常近似为由各向同性等离子体压力梯度平衡的二维（2D）磁场配置。然而，重联开始之前的电流片变薄和形成的近一维（1D）的磁场配置。在这项研究中，使用粒子模拟，我们调查的力量平衡，这样薄的电流片时，他们被等离子体流入驱动。我们证明了磁场位形从二维到一维的转变，由于形成等离子体压力nongyrotropics和揭示其起源的离子分布的nongyrotropic条款。我们表明，亚暴的发病可能是由这样的nongyrotropic电流片的不稳定性和动力学控制，从最常见的调查二维各向同性配置有很大不同的属性。
2022-03-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron-Scale Current Sheets and Energy Dissipation in 3D Kinetic-Scale Plasma Turbulence with Low Electron Beta
本文通过SPS代码模拟低电子β条件下的三维动理学湍流，发现级联可形成电子尺度电流片，并揭示压强-应变能量耗散高度间歇且主要集中于约20%体积的电流结构中，其中约1%的电流片与磁重联相关。
2023-06-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Radiating Current Sheets in the Solar Chromosphere
氢等离子体的MHD模型与流量，能量方程，NLTE电离和辐射冷却，欧姆定律与各向异性导电和热电效应被用来自洽地产生大气层的$50$公里的高度范围。这些解决方案的一个子集包含电流片，并具有类似的低，中色球层的属性。磁场分布接近Harris片分布，最大场强为$\sim 25-150$ G。由单个薄片发射的辐射通量$F_R$为$\sim 4.9 \times 10^5 - 4.5 \times 10^6$ ergs-cm $^{-2}$ -s $^{-1}$，与观测到的色球层发射率$\sim 10^7$ ergs-cm $^{-2}$ -s $^{-1}$进行比较。基本上所有的辐射都来自厚度为$\sim 0.5 - 13$ km的含有中性片的区域。大约一半的$F_R$来自厚度小10倍的子区域。需要分辨率$\lesssim 5-130$ m来解析图纸的属性。该片材具有总H密度$\sim 10^{13}-10^{15}$ cm $^{-3}$。在片的电离分数是$\sim 2-20$倍大，和温度是$\sim 2000-3000$ K高于周围的等离子体。焦耳热通量$F_J$比$F_R$大$\sim 4-34 \%$，在能量方程中，主要通过负的压缩热通量来平衡这种差异。质子Pedersen电流耗散产生对$F_J$的正贡献的$\sim 62-77\%$。这一贡献的其余部分是由于电子电流耗散附近的中性片…
2014-06-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Compressive Coherent Structures at Ion Scales in the Slow Solar Wind
我们提出了一个磁场波动的研究，在一个缓慢的太阳风流，接近离子尺度，在那里的磁压缩性的水平增加观察。在这里，这些压缩波动的性质被发现的特点是相干结构。虽然以前的研究已经表明，电流片可以被认为是在离子尺度上的双折射的主要原因，在这里，我们首次表明，在缓慢的太阳风的情况下，大量的各种相干结构有助于质子尺度的双折射，电流片是不是最常见的。具体来说，我们发现压缩（$δb_{\|} \gg δb_{\perp}$），线性极化结构的形式的磁洞，孤子和冲击波。阿尔夫文结构（$δb_{\perp} > δb_{\|}$）的例子被确定为电流片和涡旋状结构。这些旋涡中的一些具有$ δb_{\perp} \gg δb_{\|}$，如阿尔文旋涡的情况，但它们中的大多数以$δb_{\perp} \gtrsim δb_{\|}$为特征。由于星团航天器的多点测量，我们可以确定大约100个结构的法线，传播速度和沿法线的空间尺度。与结构的性质无关，法线总是垂直于局部磁场，这意味着$k_{\perp} \gg k_{\parallel}$。所研究的结构的空间尺度被发现是质子gyroradius的2和8倍之间。其中大部分是由风引起的简单对流，但也有25%是在等离子体框架中传播的。可能的解释所观察到的结构和等离子体加热的连接进行了讨论。
2016-04-26 physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic-scale current sheets in the solar wind at 1 AU: Scale-dependent properties and critical current density
我们提出了17,043质子动力学规模的电流片收集超过124天的风航天器测量在太阳风在11个样本/s的磁场分辨率的分析。电流片的厚度$λ$从几十到一千公里，典型值约为100公里，或从大约0.1到10 $λ_{p}$（就局部质子惯性长度$λ_{p}$而言）。我们发现，电流密度较大的较小规模的电流片，$J_0\approx 6\; {\rm nA/m^2} \cdot (λ/100\;{\rm km})^{-0.56}$，但不超过统计临界值$J_A$对应的离子和电子之间的漂移的本地阿尔文速度。观察到的趋势以归一化单位$J_0/J_{A}\approx 0.17\cdot (λ/λ_{p})^{-0.51}$表示。磁剪切角与电流片空间尺度$Δθ\approx 19^{\circ}\cdot (λ/λ_{p})^{0.5}$相关，电流片在统计上是无力的。所观察到的相关性是一致的本地湍流的质子动力学尺度的电流片在太阳风的来源，而限制电流密度的机制仍有待了解。
2021-12-31 physics.plasm-ph physics.space-ph
Drift instabilities in thin current sheets using a two-fluid model with pressure tensor effects
在流体模型中整合动力学效应对于地球磁层的全球模拟非常重要。我们使用一个双流体十矩模型，其中包括压力张量，并已被用来研究重联，研究的漂移扭结和较低的混合漂移不稳定性。使用非局部线性本征模分析，我们发现，对于扭结模式，十矩模型显示出良好的协议与动力学计算与重联模拟中使用的相同的封闭模型，而电磁和静电低杂波不稳定性需要建模的离子共振的影响，使用朗道流体封闭。与动力学模拟和全球磁层模拟的结果的影响进行了比较讨论。
2019-03-22 physics.plasm-ph physics.space-ph
Onset of secondary instabilities and plasma heating during magnetic reconnection in strongly magnetized regions of the low solar atmosphere
在一个2.5维多流体等离子体中性反应模型中，数值研究了太阳低层大气（距太阳表面约$300-800$ ~km）弱电离等离子体中不同空间尺度和不同高度的磁重联.我们考虑了强磁化等离子体（$β\sim 6\% $）从无力的磁位形演化而来，并被扰动以初始化重联电流片的形成。在大尺度上，观察到产生的电流片进行二次“等离子体团”不稳定性。一系列不同尺度下的模拟结果显示了一个级联电流片形成过程，该过程终止于宽度约为2 m，长度为$\sim100$ ~m的电流片，对应于临界电流片纵横比为$\sim50$。我们还观察到，等离子体团的不稳定性是主要的物理机制加速磁重联在这个等离子体参数制度。在等离子体团不稳定性出现后，重联率急剧增加到$\sim$ 0.035，观察到与Lundquist数无关。这些特征与完全电离等离子体中的磁重联非常相似。在这个低$β$导场重联制度，重组和碰撞的影响被观察到有一个小的贡献重联率。模拟结果表明，在磁重联过程中，将稠密的弱电离光球等离子体加热到$2\times10^4$ ~K以上是困难的。然而，当重联磁场为$500$ ~G或更强时，低太阳色球层中的等离子体可以被加热到$3\times10^4$ ~K以上。
2018-10-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
3D Magnetic Reconnection with a spatially confined X-line extent -- Implications for Dipolarizing Flux Bundles and the Dawn-Dusk Asymmetry
利用三维粒子模拟方法，研究了x线在空间上被限制在电流方向的磁重联。我们包括厚电流层，以防止在两端的薄电流片，具有离子惯性（di）尺度上的厚度重连。当薄电流片在电流方向上的长度<O（10di）时，重联率和流出速度显著下降。当薄的电流片的范围是足够长的，我们发现它由两个不同的区域;一个不活跃的区域（离子漂移侧）存在的活跃区域附近的重连进行正常的二维情况下。这个不活跃区域的范围是~O（10 di），并且当薄电流片范围相当或更短时，它抑制重连。电流片减薄朝向快速重联的时间尺度可以被转换成该非活性区域的空间尺度;因为离子扩散区域内的电子漂移传输重联的磁通量，其驱动流出并进一步使电流片减薄远离该区域。这是3D中的霍尔效应的结果。虽然这个不活跃的区域可以解释地球上最短的双极化通量束的方位角范围，但它也可以解释在水星磁尾观察到的黎明-黄昏不对称性，其全球黎明-黄昏范围比地球短得多。
2019-01-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Thin current sheets in the magnetotail at lunar distances: statistics of ARTEMIS observations
本文利用ARTEMIS覆盖第24太阳活动周的1261次观测，统计揭示月球距离处磁尾电流片普遍极薄，并阐明太阳风驱动对薄电流片与部分无力电流片形成的影响。
2023-09-28 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
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
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
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
Kinetic equilibrium of two-dimensional force-free current sheets
针对二维无力电流片动理学平衡研究不足的问题，通过粒子网格模拟从初始磁流体平衡弛豫，证实了二维动理学无力电流片的存在，并发现粒子速度分布从漂移麦克斯韦分布演化为稳态弗拉索夫态，为后续相关研究提供了基础。
2023-07-19 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Active current sheets and hot flow anomalies in Mercury's bow shock
热流异常（HFA）代表太阳风不连续性与无碰撞弓形激波相互作用的一个子集。它们通常在运动（对流）电场的法向分量指向嵌入的电流片的至少一侧时形成。HFA的核心区域包含热且高度偏转的离子流和相当低且湍流的磁场。在本文中，我们报告的第一次观测HFA类事件在水星确定了两个行星年的过程。使用的数据从轨道阶段的水星表面，空间ENAMINEMENT，地球化学和测距（信使）任务，我们确定了一个代表性的合奏活动电流片磁连接到水星的弓形激波。我们发现，这些事件中的一些表现出明确的磁场和粒子签名的HFA类似于那些早期在其他行星上观察到的，并提出他们的关键物理特性。我们的分析表明，水星的弓形激波不仅调解流的超音速太阳风等离子体，但也提供了条件，为当地的粒子加速和加热预测以前的数值模拟。与早期在地球，金星和土星的HFA活动的观察，我们的研究结果证实，热流异常是行星弓激波的一个共同的属性，并表明，这些事件的特征尺寸是一个行星半径的顺序。
2013-06-20 astro-ph.EP physics.space-ph
Experimental study of mini-magnetosphere
离子动力学尺度的磁层，或称微型磁层，具有数值模拟所预测的不寻常的特征。然而，实际上没有来自空间观测的关于这一主题的数据，而且现有的数据也太不完整。在目前的工作中，我们描述的实验室实验结果的相互作用的等离子体流与磁偶极子的参数，使离子惯性长度小于所观察到的磁层的大小。得到了子午面内磁场非共面或离面分量的详细结构。正如之前的工作中所报道的那样，该分量对偶极矩反转的独立性已经得到验证。在尾部观察到明显的叶瓣和中心电流片。结果表明，在边界层附近的波瓣区域主要由非共面磁场分量所控制。与该成分相关的等离子体中的尾向电流似乎等于磁层前部和尾电流片中的离子电流，这意味着当离子流过时，电子在这些区域是静止的。所获得的数据强烈支持所提出的模型的微型磁层的基础上描述的霍尔项的双流体效应。
2017-11-16 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
Coherent events at ion scales in the inner Heliosphere: \textit{Parker Solar Probe} observations during the first Encounter
\textit{Parker Solar Probe}在其第一个近日点嵌入一个高度阿尔夫文慢流时，已经显示出普遍存在的强磁场偏转，即之字形。在这里，我们研究的湍流磁场波动的离子尺度在三个间隔，其特征在于一个不同的之字形活动，确定的行为的磁场径向分量，$B_r$。\textit{Quiet}（$B_r$未显示出显著波动）、\textit{weak}（$B_r$具有强波动但无反转）和\textit{strong}（$B_r$具有完全反转）周期也显示出离子量和Alfvénicity的不同行为。然而，光谱分析表明，每个流的特征在于由典型的Kolmogorov/Kraichnan幂律在惯性范围内，其次是周围的特征离子尺度的休息。该频率范围的特征在于强间歇性活动，存在非压缩相干结构，例如电流片和涡旋状结构，以及被识别为离子回旋模式的波包。虽然，所有这些间歇性事件已被检测到的三个时期，他们有不同的影响，在他们每个人。电流片在\textit{strong}周期中占主导地位，波包在\textit{quiet}间隔中最常见;而在\textit{weak}周期中，观察到涡旋和波包的混合物。这项工作提供了一个深入了解加热问题的碰撞无等离子体，适合在新的太阳能任务的背景下，特别是\textit{Solar Orbiter}，这将允许一个准确的磁连通性分析，链接到源区域的不同的间歇性事件的存在。
2020-10-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic Electrostatic Waves and their Association with Current Structures in the Solar Wind
在太阳风中产生各种各样的动力波。这些波和更大尺度的结构之间的关系，如电流片和持续的湍流仍然是一个研究课题。同样，在太阳风中产生离子声波的不稳定性仍然是一个悬而未决的问题。本文的目标是调查动力学静电朗缪尔和离子声波在太阳风在0.5 AU，并确定是否电流片和相关的流不稳定性可以产生所观察到的波。这些波和电流之间的关系进行了统计研究。太阳轨道器的无线电和等离子体波仪器套件提供了波动电场的高分辨率快照。低频接收器解析离子声波的波形，时域采样器解析离子声波和朗缪尔波的波形。使用这些波形数据，我们确定当这些波被观察到的太阳风中的电流结构，估计从背景磁场。在太阳风中经常观测到朗缪尔波和离子声波。在0.5 AU处，约有1%的时间观察到离子声波。在海流增强的地区更有可能观察到波浪。然而，波通常不会发生在当前结构本身。观测到的太阳风中的电流太小，不足以通过单个离子和电子群体之间的相对漂移来驱动不稳定性。当存在多组分离子和/或电子分布时，观察到的电流可能足以不稳定。离子束是最合理的离子声波源。通过将朗缪尔波的峰值频率与由航天器电势计算的等离子体频率进行比较，证实航天器电势是背景电子密度的可靠探针。
2021-04-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
