The effect of oxygen ions on the stability and polarization of Kinetic Alfvén Waves in the Magnetosphere
动力阿尔文波（KAW）最引人注目的特性之一是，与阿尔文电磁离子回旋（EMIC）波不同，这些波在等离子体框架中是右旋极化的。特别是，这个签名属性是关键的识别KAW从原位测量等离子体波。从理论上讲，质子-电子等离子体中KAW的色散关系和极化特性研究得最多。然而，大多数天体物理和空间等离子体都是多物种的，因此在这些系统中，KAW的色散特性可能不仅取决于质子和电子分布的宏观参数，而且还取决于较重离子的参数。在这里，使用Vlasov线性理论，我们研究的多物种等离子体中的Alfvénic模式的色散特性组成的电子，质子，和O $^+$离子，宏观等离子体参数相关的内磁层。与最近的观察一致，我们的数值计算结果表明，O $^+$离子的存在允许KAW的存在在更宽的波数范围内，并在较小的波法线角相比，电子-质子的情况下，但在同一时间各向同性O $^+$离子往往会减少（甚至抑制）的增长率不稳定的KAW各向异性质子触发。这些结果表明，磁层离子可能发挥重要作用的能量转移从大的宏观尺度到亚离子和电子尺度，特别是在强烈的磁暴，O $^+$离子可以主导的等离子体成分在磁层内。
2021-04-04 physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast Magnetic Reconnection Due to Anisotropic Electron Pressure
本文报道了一种新的具有面外（引导）磁场的快速磁重联机制，其中电子压各向异性在广义欧姆定律中起着关键作用，它甚至支配着霍尔项。这种行为的物理原因的描述和二维流体模拟被用来确认的结果。电子压力各向异性导致面外磁场形成与霍尔磁场极性相反的四极结构，并产生色散波。除了对理解是什么导致重联快速很重要之外，这种机制应该在等离子体中占主导地位，低等离子体β和高面内等离子体β，电子温度相当于或大于离子温度，因此它可能与太阳风和一些托卡马克有关。
2015-02-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
Equatorial source of oblique electromagnetic ion cyclotron waves: peculiarities in the ion distribution function
本研究发现斜向电磁离子回旋波可直接在赤道源区产生，电离层起源的沿场热离子群通过降低朗道阻尼促成该过程，凸显磁层-电离层耦合对内磁层波特性的调控作用。
2024-01-27 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Reconnection under Anisotropic MHD Approximation
利用基于双绝热近似和Landau闭合模型的一维和二维无碰撞MHD程序，研究了无碰撞磁重联中慢模激波的形成。我们弥合了Petschek型MHD重联模型伴随着一对慢激波和观测证据的罕见场合的原位慢激波观测之间的差距。结果表明，一旦发生磁重联，下游区域将出现感压各向异性，产生的慢激波与各向同性MHD中的慢激波相比非常弱。尽管激波很弱，但由此产生的重联率比各向同性情况下的重联率高10-30%。这一结果表明，慢激波在重联系统的能量转换中不一定起重要作用，这与地球磁层的卫星观测结果是一致的。
2013-10-28 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Fluid theory of coherent magnetic vortices in high-beta space plasmas
在地球和土星的磁鞘和太阳风中的原位观测揭示了阿尔文涡旋的存在，它是从流体长度到几个离子长度的尺度范围内的间歇性结构。密度和与之相关的磁场对于较高的等离子体β似乎是可压缩的。到目前为止，只知道不可压缩的阿尔文涡。受空间等离子体观测的启发，我们提出了一个新的高β等离子体中磁涡旋的模型，该模型具有各向异性的温度，可压缩的密度和磁场，其典型的尺寸范围从流体到离子尺度。在磁流体尺度下，我们发现了新的非传播场对准圆柱形单极子和倾斜的传播偶极子。它们的横向磁场和速度波动是一致的，但不是完全相同的，{它们表现出密度和可压缩磁场波动$δn$和$δB_\Vert$局限于涡核内部。在存在热各向异性和声学效应的情况下，它们可能是相关的或反相关的$δn/δB_\Vert={\rm constant}\gtrless 0$ ;沿磁场的速度低于离子热速度的波动总是相关的。在离子或动力学尺度上（具有最小半径$\sim c/ω_{pi}, ρ_{L i}$）{并且在没有声学扰动的情况下}，只有偶极阿尔文涡旋以与流体尺度下的那些涡旋相似的性质存活，除了它们的$δn/n_0$达到$δB_\Vert/B_0$的水平。在动力学尺度上，我们也发现压力平衡的偶极结构，具有有限的平行电场$E_\Vert$和纯压缩磁场扰动。
2020-04-15 physics.plasm-ph
On the stability of the $m=1$ rigid ballooning mode in a mirror trap with high-beta sloshing ions
该研究针对含高β晃动离子的镜形陷阱，分析了刚性m=1气球模的稳定性及多种抑制因素的作用，为镜形陷阱的MHD模稳定提供了研究基础。
2024-12-13 physics.plasm-ph
Modeling the effect of anisotropic pressure on tokamak plasmas normal modes and continuum using fluid approaches
扩展了理想MHD稳定性程序MISHKA，发展了一个新的程序MISHKA-A，用于研究压力各向异性对等离子体稳定性的影响。该程序基于各向异性平衡和几何结构，可以提供三种流体封闭模型的简正模分析：单绝热模型（SA）、双绝热模型（CGL）和不可压缩模型。对等离子体连续谱的研究表明，在低β、大纵横比等离子体中，在q分布保持不变的情况下，各向异性的主要影响在于对BAE能隙和声频的修正。SA模型将BAE间隙结构保持为理想MHD，而在CGL中，最低频率分支在$m+nq=0$的谐振磁通表面处不接触零频率，从而在非常低的频率处诱导间隙。当$p_\perp > p_\parallel$具有q分布依赖性时，两种模型中双麦克斯韦分布的BAE能隙频率都变高。作为程序的基准，我们研究了m/n = 1/1的内部扭结模式。对双Maxwell分布的边界稳定性边界的数值计算结果与广义不可压Bussac准则[A. B.米哈伊洛夫斯基J. Plasma Phys 9，190（1983）]：如果是$p_\parallel < p_\perp (p_\parallel > p_\perp)$，则模式稳定（不稳定）。
2015-06-23 physics.plasm-ph
Wave instabilities in anisotropic regularized Kappa plasmas: New plasma dispersion functions and numerical validation
Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
针对标准Kappa分布对参数的限制，采用正则化Kappa分布描述各向异性等离子体，推导了新的色散函数并求解色散方程，通过解析与数值方法验证了波不稳定性，揭示了正则化截止各向异性对稳定性的双重作用。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Gyrokinetic theory of magnetic structures in high-beta plasmas of the Earths magnetopause and of the slow solar wind
利用包含有限Larmor半径效应的回旋动力学描述，研究了由电场和磁镜力共同作用捕获共振粒子的非线性效应.一个一般的非线性解决方案，发现支持的非线性所产生的共振粒子，捕获的平行电场和磁镜力的联合行动。应用这些结果的空间等离子体的条件下，我们表明，在磁鞘等离子体中，相干非线性磁抑郁可能会产生与非线性镜模式和支持的人口的陷阱离子形成一个驼峰的分布函数。这些物体可能是孤立的，也可能是由弱相关结构组成的训练（椭圆余弦波）。在太阳风和地球磁层顶中，电子和离子温度各向异性，具有相同的数量级，我们发现了相同形式的相干磁洞，这是由于两个分支的非线性磁声模式，电子镜和场膨胀模式，也包括动力学Alfven模式，并支持的人口的捕获电子。局部磁孔可以具有平行于磁场并沿其强烈伸长的移动倾斜板或椭圆体的形式，其沿磁场传播并可以通过等离子体流在垂直方向上对流。虽然离子镜结构是纯压缩磁性的，具有可忽略的磁扭转和电场，磁声和动力学Alfven结构具有有限的静电势、磁压缩和磁扭转，但垂直和平行磁场的比率仍然很小。
2017-05-08 physics.plasm-ph
Influence of the shape of a conducting chamber on the stability of rigid ballooning modes in a mirror trap
本文研究轴对称磁镜中刚性槽纹模与气球模的MHD壁稳定效应，对比直圆柱与比例腔室的稳定效果，分析临界β的影响因素，并针对弥散压强与磁场分布计算稳定裕度。
2023-06-16 physics.plasm-ph
Kinetic instabilities in a mirror-confined plasma sustained by high-power microwave radiation
本文总结了俄罗斯科学院应用物理研究所近十年来在电子回旋频率范围内进行的等离子体动力学不稳定性研究。研究了在电子回旋共振条件下，回旋管高功率微波辐射产生和维持的非平衡等离子体。共振等离子体加热导致形成至少两种电子成分，其中一种更密集和冷，决定了高频波的色散特性，第二种是一小群具有高度各向异性速度分布的高能电子，负责激发不稳定波。动态光谱和强度的受激电磁辐射的时间分辨率进行了研究。观测数据的解释是基于回旋脉泽范例，在这种情况下，非定常波-粒子相互作用过程的实验室模拟与地球磁层、行星和太阳日冕环中发生的类似过程有许多共同之处。
2017-02-20 physics.plasm-ph
Multi-scale magnetic field structures in an expanding elongated plasma cloud with hot electrons subject to an external magnetic field
我们进行3D和2D PIC模拟的磁化等离子体的膨胀，最初均匀地填充半空间，并包含一个半圆柱形区域的加热电子沿等离子体边界的表面拉长。例如，这种几何形状与飞秒激光束在准圆柱形聚焦下对平面目标的烧蚀有关。我们发现非均匀等离子体-真空间断的衰减受平行于其边界的外部磁场的强烈影响。我们观察到各种瞬态现象，包括电子的各向异性散射和随之而来的韦伯不稳定性，并揭示所产生的磁场和电流，包括多个飞离灯丝的z箍缩型和缓慢发展的电流片不同的方向的各种空间结构。自生磁场的大小可以是外部磁场的量级或显著超过外部磁场的量级。这种现象预计将出现在激光和宇宙等离子体中，包括行星磁层和恒星日冕拱中的爆炸过程。
2022-03-14 physics.plasm-ph
Two-Dimensional Kelvin-Helmholtz Instability with Anisotropic Pressure
University of Notre Dame（圣母大学）；University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；Center for Space Plasma and Aeronomic Research, University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校空间等离子体与气辉研究中心）；Boston University（波士顿大学）
本文研究了各向异性压力下的二维凯尔文-赫姆霍兹不稳定性，发现MHD极限下生长速率和磁效应最大，且在该极限下形成最强的流体间断性。
2026-02-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.comp-ph
Magnetically-dominated jets inside collapsing stars as a model for gamma-ray bursts and supernova explosions
磁场在大质量恒星的核塌缩爆炸中起着重要的动力学作用。特别是，它们可能是重要的伽马射线暴（GRB），其中的中央引擎是一个超吸积黑洞或毫秒磁星的情况下，Eurasar的场景。本文件的重点是磁星的情况下，特别强调磁星磁层的相互作用与恒星的信封。首先，“脉冲星在一个空腔”的问题被引入作为一个范式的磁星内的一个坍缩的明星。这个基本的等离子体物理问题的基本设置进行了描述，概述了其主要特点，并得出简单的估计演变的磁场。在坍缩恒星的背景下，有人提出，首先，下落等离子体的冲压压力作用于磁层，使磁压逐渐增加。在某些时候，不断增长的磁压力超过了气体的（下降的）冲压压力，导致磁驱动爆炸。爆炸应该是高度各向异性的，因为环向场的环向应力，由周围的恒星物质所限制，将磁主导的外流准直成两个波束磁塔射流。这创造了一个干净的狭窄通道，让能量从中央引擎通过恒星逃逸，就像伽玛射线暴所需要的那样。此外，准直爆炸阶段的延迟开始可以解释大量镍-56的产生，正如GRB-超新星连接所建议的那样。最后，对该方案的数值模拟前景进行了讨论。
2007-07-04 astro-ph physics.plasm-ph
On the Physical Nature of the Magnetic-Field Freezing-in Effect in Collisionless Cosmic Plasmas
注意力被提请负责空间各向同性（碰撞）和强各向异性（无碰撞）等离子体中的磁场冻结效果的物理机制之间的根本区别。(The第一种情况是太阳和其他恒星内部区域的特征;第二种情况是日冕、行星际和星际介质、行星电离层和磁层、彗星尾。结果表明，由于磁场的无发散特性和磁力线的等势性，无碰撞等离子体中的粒子在运动过程中保持在同一磁力线中（但不是由于感应电流的出现，补偿通过闭合轮廓的外部磁通量的变化，如在等离子体的各向同性导电性的情况下）。
2000-10-05 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Cosmic magnetization: from spontaneously emitted aperiodic turbulent to ordered equipartition fields
研究表明，非磁化非相对论热电子质子等离子体自发地发射强度为$|δB|=9β_eg^{1/3}W_e^{1/2}$ G的非周期湍流磁场涨落，其中$β_e$为归一化热电子温度，$W_e$为热等离子体能量密度，$g$为等离子体参数.非周期模式仅在空间中波动，但不传播。对于未磁化的星系际介质，再电离开始后，立即从这个机制的场强约为$4.7\cdot 10^{-16}$ G，太弱，影响等离子体的动力学。第一次超新星爆发所产生的星系际介质的剪切和/或压缩放大了这些种子场，使它们各向异性，直到磁回复力影响到接近统一的有序等离子体β的气体动力学。
2012-07-12 astro-ph.CO physics.plasm-ph
