Particle-in-Cell Simulations of Collisionless Magnetic Reconnection with a Non-Uniform Guide Field
结果提出的碰撞磁重联从最近发现的精确的非线性无力Vlasov-Maxwell平衡的第一次研究。初始状态在一个方向上具有哈里斯片磁场分布,在第二方向上具有非均匀引导场,导致空间恒定的磁场强度以及恒定的初始等离子体密度和等离子体压力。研究发现,重联过程最初类似于引导场重联,但随着系统的发展,会逐渐过渡到反平行重联。一些等离子体参数的时间演化进行了研究,并与模拟结果进行了比较,从哈里斯片平衡和哈里斯片加上恒定的引导场平衡。
2015-12-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Onset of turbulent fast magnetic reconnection observed in the solar atmosphere
从伽马射线暴到太阳耀斑,快速的磁重联为整个宇宙的爆炸事件提供了动力。尽管它的重要性,天体物理快速重联的开始是激烈辩论的主题,仍然是等离子体物理的一个悬而未决的问题。在这里,我们报告的两个重连驱动的太阳微耀斑的高节奏观测得到的\textit{Interface Region Imaging Spectrograph},显示持续的湍流前耀斑。这些流动的速度与最初的局部声速相当,这表明在高度湍流的等离子体环境中发生了快速重连。我们的结果是在密切的定量协议与理论的磁驱动的重联,以及与数值模拟,其中快速磁重联诱导湍流。
2020-02-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid ejection and secondary current sheet generation from magnetic reconnection in laser-plasma interaction
Nilson { \it et al.}首次对激光与等离子体相互作用中自生磁场的重联进行了实验研究。[Phys. Rev. Lett. 97,255001(2006)]通过在固体靶层上相隔一定距离照射两个激光脉冲。在两个激光光斑之间的等离子体中观察到拉长的电流片(CS)。为了更紧密地模拟磁尾重联,这里使用了两个并排的薄靶层,而不是单个靶层。结果发现,在细长CS的一端,出现了一个扇形的电子流出区,包括三个准直电子喷流。喷流能量分布的($>1$ MeV)尾部呈现幂律标度。增强的电子加速归因于在狭窄的电子主导的重联区域中的强感应电场,以及当它们被捕获在CS中形成并从CS中喷射的快速移动的等离子体团内时的附加加速。喷射还诱发了二次CS。
2012-03-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Forced magnetic reconnection and plasmoid coalescence: I - MHD Simulations
强迫磁重联是由外界扰动触发的重联现象,在日冕中应该是普遍存在的。在这种情况下释放的能量可能比微扰引入的能量大得多。目前还不清楚外部扰动和初始电流片的性质如何影响重联区的性质,从而影响重联动力学和能量释放曲线。我们研究了外扰动形式和初始电流片对重联区演化和能量释放过程的影响。我们将探讨多个同时扰动之间的非线性相互作用,这代表了更现实的情况。未来的工作将使用这些结果在测试粒子模拟研究粒子加速多重联事件。模拟使用Lare 2d,一个2.5维拉格朗日重映射求解器的粘阻MHD方程。强迫重联模型扩展到包括叠加的正弦驱动扰动,包括局部高斯扰动。一个瞬态扰动施加到一个区域的边界包含一个无力的电流片。模拟域足够宽以允许多个磁岛形成和合并。岛屿合并对能量释放有显著贡献,并涉及快速重新连接。长波长模式的扰动占主导地位的演变,没有重连的存在是缓慢的,在短波长模式的情况下,或初始电流片保持稳定,在噪声扰动的情况下。多重扰动以高度非线性的方式结合:重联通常比单独施加任一扰动时更快,多个低能量事件有助于相同的总能量释放。
2019-01-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Role of fast magnetosonic waves in the release and conversion via reconnection of energy stored by a current sheet
使用一个简单的二维,零β模型,我们探索的方式,在电流片重联释放和耗散自由磁能。我们发现,只有一小部分(3%-11%,取决于电流片的大小)的能量存储足够接近的电流片突然消散的重联过程。剩余的能量,存储在较大规模的领域,被转换为动能的快速磁声扰动传播远离重联网站,携带初始电流和产生重联相关的流量(流入和流出)。其中一些从下边界(光球层)反射并折射回X点重联点。大部分向内的波能量再次被反射回来,并继续在X点和光球之间反弹,直到它逐渐消散,经过多次凌日。因此,能量耗散过程的这一阶段是全球性的,持续的时间远远长于最初的纯局部阶段。在这个过程中,能量的一个重要部分(25%-60%)仍然作为未耗散的快速磁声波传播远离重联网站,主要是向上。这种耀斑产生的波是由重联中断的电流片中不平衡的洛伦兹力引发的,而不是像以前的一些模型所假设的那样,由耗散产生的压力引发的。取决于初始电流片的方向,波前要么是稀疏的,具有向后的流动,要么是压缩的,具有向前的流动。
2012-08-07 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
The Role of Magnetic Reconnection in Energizing Protons and Heavier Ions at the Heliospheric Current Sheet
West Virginia University(西弗吉尼亚大学);University of Hawai’i at Mānoa(夏威夷大学马诺阿分校);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);New Mexico Consortium(新墨西哥联盟);University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
研究日球电流片中磁重联对质子和重离子加速的作用,通过结合Parker输运方程与二维MHD重联模拟,发现离子谱分布与在位数据一致,验证了电荷与质量比关系,支持磁重联产生高能重离子的作用。
2026-05-14 astro-ph.SR 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
Effects of magnetic shear and thermodynamic asymmetry on spontaneous MHD magnetic reconnection
利用二维磁流体动力学模拟方法研究了在一般情况下(具有关于电流片和磁剪切的热力学不对称性)磁重联的自发演化.我们专注于时间演化的渐近状态,即,自相似膨胀阶段(Nitta et al. 2001)。1)一个长的快模式冲击产生在前面的较短的等离子体团在剪切无磁不对称的情况下,然而,剪切的磁分量削弱了冲击。这种快速冲击波可能是粒子加速场。2)较短的等离子体团侧等离子体浸润较长的等离子体团横跨电流片。然后,来自电流片两侧的等离子体在较长的等离子体团中共存于相同的磁场线上。这可导致有效的等离子体混合。3)热力学不对称性和磁剪切使重联率大幅度降低了许多数量级。
2022-06-14 astro-ph.SR physics.plasm-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
Particle Acceleration and Heating by Turbulent Reconnection
太阳风中的湍流、大尺度电流片、多重电流片和冲击波导致了这样一种环境的形成,在这种环境中建立了密集的电流片网络并维持“湍流重联”。我们构建了一个2D网格,在该网格上随机选择一些网格点作为散射体(即磁云或电流片)。我们的目标是研究测试粒子如何在这个大规模的散射体集合中响应。我们研究了单个粒子的能量增益,它们的能量分布和逃逸时间分布的演化。我们已经开发了一种新的方法来估计输运系数的粒子与散射体的相互作用的动力学。用电流片代替“磁云”,我们已经证明,根据电流片内部的有效电场的强度及其统计特性,磁云过程可以更有效。利用估计的输运系数,通过求解Fokker-Planck(FP)方程,我们可以恢复出仅在随机费米过程下粒子的能量分布。我们已经表明,湍流重连体积内的粒子的演化是不是FP方程的解,因为粒子与电流片的相互作用是“异常的”,在第二阶费米过程的情况下。
2016-07-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Effects of a Velocity Shear on Double Current Sheet Systems: Explosive Reconnection and Particle Acceleration
在二维电阻性磁流体动力学(MHD)框架下研究了平行速度剪切对双电流片系统爆炸相的影响。我们进一步探讨了这种剪切对试验粒子加速度的影响。双电流片的一般演化模式是类似的所有亚Alfvénic剪切相对于初始的瞬态阶段,等离子体团不稳定性的发病和最终的弛豫阶段。我们发现,理论缩放的重联率与剪切举行,如果率测量时,岛屿有一个类似的大小。较大的岛宽度,较低的剪切大大提高了重联率在爆炸阶段。我们进一步研究了在剪切作用下加速粒子能谱的变化。我们的研究结果还表明,流只修改了粒子谱的高能尾,对幂律指数的影响可以忽略不计。单个粒子的轨迹有助于探索与加速度相关的各种机制。基于粒子的位置,加速机制被发现是不同的。我们强调的重要性,对流电场的流入以及流出区域内的大磁岛在粒子的加速。粒子与大尺度初级磁岛内部的重联排气的相互作用和反射对粒子的重联有显著的影响。
2021-07-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Suppression of collisionless magnetic reconnection in asymmetric current sheets
利用全动力学模拟,我们研究了在反磁漂移速度>>阿尔芬速度和磁剪切角适中的极限下,非对称重联的抑制。我们证明了电子和磁通量之间的滑移有利于重联,甚至可以导致快速重联,缺乏一个流出射流。通过比较的情况下,反磁漂移的温度梯度与同伴的情况下,有一个密度梯度,而不是支持,我们确定了一个强大的抑制机制。由于电流片的不对称性质和由此产生的撕裂模,x线的漂移被局部减慢,然后x线被快速移动的后续通量碾过并吞噬。
2016-02-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-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
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
Collisionless reconnection: Mechanism of self-ignition in thin current sheets
在薄的无碰撞电流片中的磁重联的自发开始被示出是由热各向异性驱动的磁韦伯模式产生的,在电流层的中心产生种子磁场{ \sf X}点。
2010-04-22 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.space-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
Parker Solar Probe In-Situ Observations of Magnetic Reconnection Exhausts During Encounter 1
电流片中的磁重联将磁能转化为粒子能。这一过程可能对太阳附近的太阳风的加速和加热起着重要作用。帕克太阳探测器的观测为研究这个问题提供了一个新的机会,因为它在前所未有的近距离测量太阳的太阳风。在第一次轨道运行期间,PSP在35.7太阳半径处遇到了大量的通过近日点的太阳风电流片。我们对这些电流表进行了全面的调查,发现了21个重联排气的证据。这些排气在日光层电流片、日冕物质抛射和规则的太阳风中被观测到。然而,我们发现,在近日点附近遇到的大多数电流片,那里的磁场最强,等离子体β最低,是与爆发性径向喷流相关的Alfvénic结构,这些电流片似乎没有发生局部重联。我们研究了电流片周围的条件,以解决为什么一些电流片重新连接,而另一些没有。一个关键的区别似乎是跨电流片的等离子体速度剪切的程度:21次重联排气的中位速度剪切是阿尔夫文速度剪切的24%,而检查的43个阿尔夫文电流片的中位剪切是阿尔夫文速度剪切的71%。这一发现可能表明,大的,尽管是亚阿尔夫文的,速度剪切抑制重联。另一种解释是,阿尔夫维尼克电流片是孤立的旋转间断,不会发生局部重联。
2020-01-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Direct Imaging of a Prolonged Plasma/Current Sheet and Quasiperiodic Magnetic Reconnection on the Sun
本研究利用GST和SDO/AIA的高分辨率观测,首次对太阳上持续约20小时的等离子体/电流片及准周期磁重联直接成像,证实了太阳爆发的breakout模型,为日冕能量释放研究提供新依据。
2024-07-15 astro-ph.SR
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
Asymmetric Magnetic Reconnection in Solar Flare and Coronal Mass Ejection Current Sheets
我们提出了二维电阻磁流体动力学模拟的线束缚非对称磁重联的背景下,太阳耀斑和日冕物质抛射电流片。重联过程是不对称的沿流入方向,通过允许初始上游磁场强度和密度不同,并沿流出方向放置的初始扰动附近的导电壁边界,代表光球。当上游的磁场是不对称的,耀斑后的环结构被扭曲成一个特征歪斜的蜡烛火焰形状。因此,模拟可以用来提供约束后耀斑环的重联不对称性。预计在弱磁场一侧的足点处会发生更多的硬X射线发射,因为高能粒子在那里比在强磁场足点处更有可能逃离磁镜。弱磁场侧的足点预计移动得更快,因为在两个维度上的要求是,必须从每个上游区域重新连接等量的通量。在所有具有非对称流出的模拟中,X线远离导电壁漂移,并且在具有非对称流入的大多数模拟期间,X线漂移到强磁场区域中。流入和流出方向的X线上均存在净血浆流。重联排气直接远离阻塞壁是显着快于排气直接对it.The不对称的流入条件允许净涡在上升流出等离子体团,这将出现作为围绕磁通绳轴的滚动运动。
2012-04-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic Reconnection in a Weakly Ionized Plasma
部分电离等离子体中的磁重联是一种普遍存在的现象,从实验室到星系际尺度,但它仍然知之甚少,研究相对较少。在这里,我们提出了一个自洽的多流体模拟的磁重联在弱电离反应等离子体的太阳色球层的参数制度的一个特别关注的结果。数值模型包括碰撞输运,相互作用和反应的物种,光学薄辐射损失。该模型通过考虑实际的色球输运系数,并通过求解考虑有限离子惯性和电子中性阻力的广义欧姆定律,改进了我们在Leake等人2012 \cite{Leake2012}中的先前工作。我们发现,在二维重联的哈里斯电流片的初始宽度大于中性离子碰撞耦合尺度,电流片变薄,直到它的宽度变得小于这个耦合尺度,和中性和离子流体解耦上游的重联网站。在这个过程中的解耦,我们观察到的重连速度比单流体的斯威特-帕克预测,重组和等离子体流出都发挥了作用,在确定重连率。当电流片进一步变薄和拉长时,它变得不稳定到次级撕裂不稳定性,并看到等离子体团。在这个模拟中观察到的重联率,外流和等离子体团提供的证据表明,磁重联在色球可能是负责喷流一样的瞬态现象,如针状和色球射流。
2013-02-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Observation of a reversal of breakout reconnection preceding a jet: evidence of oscillatory magnetic reconnection?
最近的研究表明,太阳喷流涉及minifilament爆发可能引发下著名的磁爆发机制。在这些喷流开始之前或刚刚开始时,应该有一个电流片,在开放场和喷流基础拱廊的外部之间发生突破性的磁重联,拱廊在其核心中携带微丝。在本文中,我们提出了一个喷流的爆发所产生的两个微细丝躺在射流的基础。在喷发开始前,在喷流底部附近直接检测到电流片,这表明了磁爆发机制。然而,我们进一步发现,电流片经历了一个过渡。电流片首先缩短到零长度,但随后相对于其初始取向朝向正交方向伸长。电流片的变化引起了突破重联的逆转,因为过渡前的流入和流出区域分别成为过渡后的流出和流入区域。因此,我们建议,这一观察提供了所谓的振荡重联,这是由一系列的重联逆转定义,但尚未被证明存在于真正的等离子体环境中的太阳大气的证据。
2019-03-04 astro-ph.SR
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
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
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
Nonlinear Explosive Magnetic Reconnection in a Collisionless System
半个多世纪以来,围绕磁重联引起的快速磁能耗散的争论一直是等离子体宇宙中的一个基本话题,不仅在地球的磁层中,而且在脉冲星磁层和磁星等天体中。最近,非热粒子加速和等离子体加热过程中的重联已被广泛研究,有人认为,快速的能量耗散可以发生碰撞的“薄”电流片,其厚度的顺序的粒子回旋半径。然而,对于厚度大于粒子回旋半径的“厚”电流片,如何发生快速的能量耗散是一个有趣的谜。在这里,我们证明,使用一个高分辨率的粒子在细胞中的模拟对等离子体,爆炸性的重联可以出现的惯性电阻率的增强,由于重联磁场和电流片的收缩的曲折粒子的磁化。此外,无论电流片的初始厚度如何,非线性爆炸重联的时间尺度都是Alfvén渡越时间的几十倍。
2021-05-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Simultaneous Observation of Reconnection Inflow and Outflow Associated with the 2010 August 18 Solar Flare
本文报道了2010年8月18日由{ \it太阳动力学天文台}上的大气成像组件观测到的耀斑磁重联流入和流出的同时极紫外观测。我们发现,在耀斑的上升阶段,一些等离子体斑点出现在热环上方的片结构。等离子体团沿片状结构双向喷射(流出),同时极紫外图像中可见的线向片状结构移动(流入)。向上和向下的喷射速度分别为220-460 km/s $^{-1}$和250-280 km/s $^{-1}$。流入速度在5分钟内从90 km s $^{-1}$变为12 km s $^{-1}$。通过使用这些速度,我们估计了无量纲重联率,我们发现在此期间从0.20变化到0.055。我们还发现,在片结构中的等离子体斑点碰撞或相互合并之前,他们从片结构喷射。我们假设,片结构是电流片,这些等离子体斑点是等离子体团或磁岛,这可能是重要的理解重联区的动力学。
2011-12-08 astro-ph.SR
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
Chromospheric and coronal heating and jet acceleration due to reconnection driven by flux cancellation. I. At a three-dimensional current sheet
上下文最近发现的更大的磁通量抵消发生在光球比以前实现的,导致我们在我们以前的工作中提出的磁重联驱动的磁通量抵消的原因是一个广泛的动态现象,包括各种喷流和太阳大气加热。目标。在此之前,该理论考虑了二维电流片的能量释放。在这里,我们进一步发展的理论,将其扩展到一个轴对称的电流片在三维空间,而不诉诸复变量理论。方法.我们分析研究重联和治疗的电流片作为一个三维结构。我们应用该理论的两个片段的相等,但相反的磁通量,彼此接近,并位于一个上覆的水平磁场的取消。结果能量释放分两个阶段进行。在第一阶段,分离器形成,当它上升到最大高度时,重新连接被驱动,然后向下移动到光球层,加热等离子体并加速等离子体射流。在第二阶段,通量在光球层中抵消,并加速冷热等离子体的混合物向上。
2021-01-12 astro-ph.SR
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
Resistive magnetohydrodynamic simulations of X-line retreat during magnetic reconnection
为了研究电流片运动对重联过程的影响,我们进行了电阻磁流体动力学(MHD)模拟两个位置接近的重联网站移动远离对方的重联发展。这种模拟的发展速度比其他等效的单扰动模拟,但最终表现出更高的重连率。未受阻碍的流出射流比指向两个电流片之间形成的磁岛的流出射流更快且更长。X线和流动停滞点位于每个电流片的尾端附近,非常靠近阻塞出口。X线后退的速度范围为~0.02-0.06,而驻点后退的速度范围为~0.03-0.07,单位为初始上游Alfven速度。在早期,流动停滞点位于比X线更靠近电流片中心的位置,但是在稍后这两个点的相对位置切换。因此,在时间的后期,在X线后退的相反方向上,有显著的等离子体流穿过X线。在整个模拟过程中,X线处的速度不等于X线的速度。受这些结果的启发,在X点的局部参数的X线撤退率的表达式推导出来。这个表达式表明,X线撤退是由于两个平流的散装等离子体流和扩散的正常分量的磁场。
2010-09-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Breakout and Tether-cutting Eruption Models Are Both Catastrophic (Sometimes)
我们提出了一个简化的四极磁场和磁绳的解析模型来模拟日冕物质抛射。该模型的磁场是二维的,无力的,只有在磁通绳的轴上和两个电流片内的电流。它是以前的模型的推广,包含一个单一的电流片锚定到一个双极通量分布。我们的新模型可以进行准静态的演变,由于在边界的变化或磁重联在任何一个电流片。我们发现,所有这三种进化都可能导致一场被称为失去平衡的灾难。一些平衡可能会被驱动到灾难性的不稳定,要么通过在较低的电流片重连,称为系绳切割,或通过在较高的电流片重连,称为突破。其他均衡只能通过其中一个而不是另一个被破坏。还有一些没有经历不稳定性,但在缓慢稳定的驾驶(理想或重新连接)中进化得越来越快。每种情况下的一个关键特征是对重连的反应不同于简单系统中的反应。在我们的双电流片模型中,一个电流片中的重联电场导致该电流片中的电流{ \em增加}而不是减少。这表明微观重连机制有可能失控。
2013-12-16 astro-ph.SR
Spatial Offsets in Flare-CME Current Sheets
磁重联在几乎所有的太阳耀斑和日冕物质抛射(CME)模型中都起着不可或缺的作用。重连加热并加速等离子体,产生高能电子和离子,并改变磁拓扑结构,形成磁通量绳,使日冕物质抛射逃逸。在光学、紫外、极紫外和X射线观测中,耀斑环和日冕物质抛射核心之间出现的结构被确定为电流片,并根据重连过程的性质和事件的能量学进行解释。这些研究中的许多都使用了[Fe XVIII]和Si XII线中高温发射特征的紫外光谱观测。在本文中,我们讨论了几个令人惊讶的情况下,[Fe XVIII]和Si XII发射峰在空间上相互偏移。我们讨论的解释的基础上不对称的重联,薄重联区域内更广泛的流光状结构,和投影效果。有些事件似乎很容易被解释为沿着视线延伸的薄片的投影,但根据不对称重联的物理解释也是合理的。其他事件有利于解释为薄电流片嵌入在一个流光状的结构。
2017-06-09 astro-ph.SR
Onset of Fast Reconnection in Hall Magnetohydrodynamics Mediated by the Plasmoid Instability
超Alfvénic等离子体团不稳定性的快速重联的发病中的作用进行了研究,通过最大的霍尔磁流体动力学模拟到目前为止,与系统的大小高达$10^{4}$离子集肤深度($d_{i}$)。它表明,等离子体团不稳定性可以促进发病的快速霍尔重联,在一个制度,否则发病将无法访问,因为Sweet-Parker宽度是显着高于$d_{i}$。然而,霍尔重联的拓扑结构不一定是一个稳定的X点。存在一个中间区域,其中单个X点拓扑本身表现出不稳定性,导致系统在单个X点几何形状和由等离子体团不稳定性产生的具有多个X点的扩展电流片之间交替。通过一系列的模拟与各种系统的大小相对于$d_{i}$,它表明,系统的大小影响的可达性的中间政权。系统规模越大,越容易实现中间状态。虽然我们的霍尔MHD模型缺乏许多重要的物理效应,包括在完全动力学模型,一个单一的X点几何形状是不可避免的事实,提出了有趣的可能性,霍尔MHD模拟可能有潜力实现重联的几何特征类似于在完全动力学模拟,即扩展的电流片和等离子体团形成。
2011-07-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Onset of 2D magnetic reconnection in the solar photosphere, chromosphere and corona
我们调查的发病2D的时间依赖性磁重联,触发使用外部速度驱动器位于远离,垂直于,平衡哈里斯电流片。以前的研究通常利用内部触发来启动重连,例如以电流片为中心的初始条件。为了研究太阳不同大气层(即日冕层、色球层和光球层)内的重联起始,进行了求解可压缩、电阻性磁流体力学方程的数值模拟。一个重新连接的状态达到所有考虑的大气高度,与占主导地位的物理高度依赖于大气条件。冠状病例在一系列速度驱动器下实现了电场的急剧上升。对于色球层,我们发现一个较大的速度振幅是需要触发重联。对于光球环境,电场是高度依赖于流入速度;急剧增加的电场获得只有当进入重联区的速度接近阿尔芬速度。此外,双极扩散的作用进行了研究的色球的情况下,我们发现,双极扩散改变了流入区域的电流密度的结构。通量进入重联区的速率由流入速度控制。这决定了重联启动过程的各个方面,即在所有大气层中,重联的早期开始由欧姆定律中的平流项控制。较低的等离子体- $β$增强了重联并在电场中产生了较大的变化。一个高的等离子体- $β$阻碍了重联,产生急剧上升的电场只有当流入重联区域的速度接近当地阿尔芬速度。
2017-11-02 astro-ph.SR
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
Reconnection Outflows and Current Sheet Observed with Hinode/XRT in the 2008 April 9 "Cartwheel CME" Flare
已经用Yohkoh/SXT(软X射线(SXR))、TRACE(极紫外线(EUV))、SoHO/LASCO(白光)、SoHO/SUMER(EUV光谱)和Hinode/XRT(SXR)观察到了超拱廊下行流(SAD)。低发射率和轨迹,如他们到达拱廊的顶部缓慢的特点是一致的后重联磁通量管从一个重联网站收回高的日冕,直到他们达到一个较低的能量磁配置。从垂直的角度看,SAD应该表现为收缩的环,而不是向下流动的空洞。我们目前的XRT观测超拱道下降环(SADLs)后,日冕物质抛射(CME)在2008年4月9日,并表明,它们的速度和减速是一致的SAD确定的。我们还提出了一个可能的电流片在此耀斑期间观察到的耀斑拱廊和CME之间延伸的证据。此外,我们显示了与XRT观察到的重连接流出和与LASCO观察到的流出之间的关联。
2010-08-14 astro-ph.SR
Numerical simulation of oscillatory magnetic reconnection modulated by solar convective motions
本研究通过2.5维辐射磁流体力学模拟,探讨了太阳磁通量管浮现引发的振荡磁重联过程。结果表明,对流运动提供的准周期性外力是导致电流片取向反复反转的主导因素,且重联率振荡周期与p-mode振荡一致,为理解振荡磁重联的外部调制机制提供了新视角。
2025-05-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observations of Turbulent Magnetic Reconnection Within a Solar Current Sheet
磁重联是各种天体物理、空间和实验室环境中的基本物理过程。人们发现了许多磁重联的证据。然而,它的具体过程可能是支离破碎和动荡的,缺乏直接的观测证据。在这里,我们在SOL 2017 -09- 10 T X8.2级太阳耀斑期间观察到了一个超热电流片,显示了磁重联的碎片和湍流性质。当双边等离子体朝向电流片会聚时,在其中检测到显著的等离子体加热和非热运动。破碎电流片中间歇地喷出两股方向相反的射流,射流强度在空间频率域中呈幂律分布。向日出流急流的强度和速度在时频域上也呈幂律分布。电流片的长宽比估计大于理论阈值,从而保证了撕裂模不稳定性的发生。因此,观测结果表明,碎片和湍流磁重联发生在长拉伸电流片。
2018-08-18 astro-ph.HE astro-ph.SR nlin.AO
Formation and Reconnection of Three-dimensional Current Sheets with a Guide Field in the Solar Corona
通过一系列三维磁流体动力学数值模拟,研究了引导场分量对伪流光拱状位形中准稳态交换重联的影响。这项工作扩展了\citet{Edmondson2010b}的分析,通过量化的质量密度增强相干尺度与磁岛形成的非线性阶段的等离子体团不稳定的重联的电流片。我们比较了四个模拟的零,弱,中等,和一个强的引导场,$B_{GF}/B_0 = \lbrace 0.0 , 0.1 , 0.5 , 1.0 \rbrace$,量化的等离子体密度增强的纵向和横向相干尺度的引导场强度的函数的结果。我们从自相关和小波分析中获得这些相干尺度,并演示了如何使用这些尺度来解释密度增强波动的傅立叶功率谱的结构形成范围,能量延续范围和惯性范围-每个人口具有不同的光谱斜率。我们讨论了模拟结果的背景下,太阳和日光层观测的伪流光太阳风外流和可能的签名的重联产生的结构。
2017-08-11 astro-ph.SR
Observations and modeling of the onset of fast reconnection in the solar transition region
磁重联是一种基本的等离子体过程,不仅在太阳大气中的能量释放中起着关键作用,而且在聚变、天体物理和其他空间等离子体环境中也起着关键作用。在解释太阳观测中,重联被认为起着关键作用,其中一个挑战是解释动力学从缓慢的准连续阶段到持续时间短得多的快速脉冲能量爆发的过渡。尽管在确定可能导致快速发作的机制方面取得了理论进展,但缺乏对这种转变的观察,使得模型受到很大的限制。来自美国宇航局界面区域成像光谱仪(IRIS)的高分辨率光谱观测现在揭示了在太阳大气中的紫外线爆发或爆炸事件期间从缓慢阶段到快速脉冲阶段的重新连接突然过渡的迹象。我们的观测结果与等离子体团不稳定性的数值模拟结果一致,并为等离子体团介导的快速重连的发生提供了证据,为太阳上重连机制的遥感诊断提供了新的机会。
2020-09-24 astro-ph.SR
Inferring Fundamental Properties of the Flare Current Sheet Using Flare Ribbons: Oscillations in the Reconnection Flux Rates
本研究通过耀斑条带演化与矢量磁场数据估算重联通量率,发现其存在1-4分钟的准周期振荡,并与硬X射线爆发近同时,揭示电流片中等离子体团的动力学过程。
2024-02-05 astro-ph.SR
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
Disruption of sheetlike structures in Alfvénic turbulence by magnetic reconnection
我们提出了一种机制,即强烈的,片状结构自然形成的动态对齐Alfvénic湍流被破坏的磁重联的规模$\hatλ_{\rm D}$,大于耗散规模预测的间歇性,动态对齐的湍流模型。重连过程分几个阶段进行:首先,具有$N$磁性岛的线性撕裂模式生长并饱和,然后这些岛之间的$X$点塌陷成次级电流片,然后重新连接,直到原始结构被破坏。这有效地对垂直平面内的结构的各向异性施加了上限,这意味着在尺度$\hatλ_{\rm D}$下湍流动力学改变:在大于$\hatλ_{\rm D}$的尺度上,湍流表现出尺度依赖的动态排列和近似等于$-3/2$的谱指数,而在小于$\hatλ_{\rm D}$的尺度上,湍流结构由于重连而经历连续的破裂,限制动态对准、使有效谱指数变陡以及改变最终耗散尺度。与伦德奎斯特(磁雷诺)数$S_{L_\perp}$的$\hatλ_{\rm D}$的缩放取决于统计的顺序被认为是,并在特定的模型的不稳定性,在能量谱的两个制度之间的过渡预测约为$\hatλ_{\rm D} \sim S_{L_\perp}^{-0.6}$。低于$\hatλ_{\rm D}$的光谱指数介于$-5/3$和$-2.3$之间。最终耗散尺度为$\hatλ_{η,\infty}\sim S_{L_\perp}^{-3/4}$,与不涉及尺度相关动态校准的湍流理论中出现的柯尔莫哥洛夫尺度相同。
2017-07-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast Recursive Reconnection and the Hall effect: Hall-MHD Simulations
磁流体动力学(MHD)理论和模拟表明,重联是通过电流片中的快速“理想”撕裂不稳定性触发的,电流片的逆纵横比减小到$a/L\sim S^{-1/3}$,$S$是由电流片(厚度为$2a$)的半长$L$定义的伦德奎斯特数。理想撕裂,在2D片,触发层次崩溃通过拉伸X点和递归不稳定性。在每一步,当地的Lundquist数减少,直到随后的板厚度接近动力学尺度或Lundquist数变得足够小。在这里,我们进行了一系列的霍尔MHD模拟,以显示如何霍尔效应修改递归重联一旦离子惯性尺度接近。我们表明,作为离子的惯性长度成为的顺序的内部,奇异层厚度在递归崩溃的某个步骤,重联过渡从等离子体团占主导地位的制度,中间等离子体+霍尔制度,然后霍尔占主导地位的制度。霍尔效应也显著地改变了X点周围的结构、重联率、耗散特性和功率谱。
2019-07-19 astro-ph.SR
Heating mechanisms in the low solar atmosphere through magnetic reconnection in current sheets
模拟了太阳色球层/光球层低层的几种磁重联过程,包括辐射冷却、热传导和双极扩散。结果表明,在太阳低层大气(距太阳表面$100\sim600$ ~km)中,高温($ \gtrsim 8\times10^4$ ~K)和低温($\sim 10^4$ ~K)磁重联事件都可能发生。等离子体$β$受等离子体密度和磁场的控制,是决定等离子体被加热程度的重要因素。低温事件是在高$β$磁重联过程中形成的,焦耳热是加热等离子体的主要机制,最大温升只有几千K。在低$β$磁重联过程中可以产生高温爆炸,附着在发育良好的等离子体团边缘的慢模和快模激波是将等离子体从几千K加热到$8\times10^4$ ~K以上的主要物理机制。低色球层的重力能强烈地阻碍等离子体风的不稳定性和垂直电流片中慢模激波的形成。只有小的次级岛形成,这些岛屿,但是,不发达的水平电流片。这一工作可用于理解太阳低层大气的加热机制,并有可能扩展到解释常见的低温EB($\sim10^4$ ~K)和高温IRIS炸弹($\gtrsim 8\times10^4$)的形成。
2016-11-06 astro-ph.SR
Direct Observations of Magnetic Reconnection in the Solar Wind Current Sheets near Mars
Boston University(波士顿大学);Institute for Advanced Study, Princeton(普林斯顿高等研究院);University of Iowa(爱荷华大学);Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校空间科学实验室);University of Toulouse(图卢兹大学);Kyoto University(京都大学);Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado, Boulder(科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室)
利用MAVEN数据首次直接观测到火星附近太阳风流片中的磁重联,发现Petschek型重联排气区,表明重联可显著拓宽流片。
2026-06-16 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic reconnection between a solar filament and nearby coronal loops
磁重联,即磁场拓扑结构的重新排列,是遍布宇宙的磁化等离子体系统中的基本物理过程1,2。其过程难以直接观察。日冕结构,如日冕环和暗条脊,经常描绘出太阳日冕中的磁场几何形状及其变化。在这里,我们展示了一个高度暗示性的观测,即在爆发的太阳暗条和附近的日冕环之间的磁重联,导致暗条连接的变化。当爆发的灯丝遇到环时,X型结构形成。灯丝变直,明亮的电流片在与线圈的界面处形成。许多等离子体团出现在这些电流片和双向传播。细丝从电流片断开,电流片逐渐分散和消失,重新连接到回路,并重新定向到回路足点。暗条和磁环的这种演化表明了理论1所预言的连续的磁重联,但在观测中很少能如此清晰地发现。我们的研究结果的形成,演变和消失的电流片,确认三维磁重联理论和耗散区的演变和释放的磁能在许多磁化等离子体系统的重联的影响。
2016-05-11 astro-ph.SR
Oscillations excited by plasmoids formed during magnetic reconnection in vertical gravitationally stratified current-sheet
利用求解二维非理想(电阻性)含时磁流体动力学(MHD)方程组的FLASH程序,研究了垂直重力分层电流片中的磁重联过程.我们表明,在这些过程中,这对应于太阳耀斑的过程中,等离子体团形成由于撕裂模不稳定的电流片。这些等离子体团沿着垂直电流片向上或向下移动,其中一些合并成更大的等离子体团。我们详细研究了这些等离子体团的密度和温度结构以及它们的时间演化。我们发现,在合并的两个等离子体团产生的较大的等离子体团开始振荡,在我们的模型与$\sim 25~\mathrm{s}$周期。另一方面,向下移动的等离子体团与基础耀斑拱合并,在此过程中,耀斑拱也开始振荡;在我们的模型中,有一个$\sim 35~\mathrm{s}$周期。结果表明,等离子体团与耀斑弧的合并过程是一个复杂的过程,表现为振荡弧复杂的密度和温度结构。此外,所有这些过程都与等离子体团的运动和合并产生的磁声波有关。
2017-06-14 astro-ph.SR
Dynamics of braided coronal loops - I. Onset of magnetic reconnection
日冕磁场对小尺度光球边界运动的响应,包括可能通过Parker方案形成电流片,是太阳物理学的一个公开问题。在这里,我们通过数值模拟来解决这个问题。采用电阻MHD程序,对初始接近于无力状态的编织磁场的三维演化进行了研究。长波长的不稳定性发生,并导致两个薄电流层的形成。磁重联发生在整个电流片与三维特征显示,包括一个椭圆形的磁场结构的重联网站,并在全球的场结构的解扭的结果。
2010-03-18 astro-ph.SR
System Size Dependence of Collisionless Reconnection Rate
University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校);National Aeronautics and Space Administration Goddard Space Flight Center(美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心);Princeton University(普林斯顿大学)
研究通过粒子-网格和霍尔磁流体动力学模拟揭示碰撞less重联率并非普遍快速,其速率随系统规模增大而降低,表明碰撞less重联具有根本的规模依赖性。
2026-04-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-Dimensional MHD Magnetic Reconnection Simulations with Finite Guide Field: Proposal of the Shock-Evoking Positive-Feedback Model
利用三维磁流体力学模型,模拟了单个电流片中的磁重联。我们假设一个有限的引导场,速度场的随机扰动和均匀电阻率。我们的模型提高了重联率相对于经典的Sweet-Parker模型在相同的配置。通过在全局电流片中共存的多个撕裂层之间的相互作用,提高了磁能转换的效率。这种相互作用形成了一个正反馈系统,它是由电流片不同层的流入和流出区域的耦合引起的。耦合加速了基本重联事件,从而提高了全局重联率。重连沿着每个撕裂层建立通量管。慢模激波沿管的外边界逐渐形成,进一步加速了磁能的转换,这种正反馈系统在二维模拟、无引导场的三维重联和单扰动模式下的重联中是不存在的。我们把我们的模型称为“休克诱发正反馈”模型。
2015-08-25 astro-ph.SR
Heating in the Solar Atmosphere at a Fin Current Sheet Driven by Magnetic Flux Cancellation
本文研究了太阳光球磁通量抵消时磁场相互作用触发的磁重联,提出“鳍状电流片”模型并发展非线性分析,发现其比悬浮电流片释放更多能量。
2024-10-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph