Diamagnetic Suppression of Component Magnetic Reconnection at the Magnetopause
我们提出了一个系统（如磁层顶）中的无碰撞磁重联的粒子模拟与一个大的密度不对称的电流层。在存在垂直于重联平面的磁场的环境分量的情况下，梯度产生抗磁漂移，该抗磁漂移以电子抗磁速度平流X线。当离子和电子之间的相对漂移是阿尔芬速度的数量级时，快速重联所需的X线大规模流出不能发展，重联被抑制。我们将讨论这些影响如何随等离子体β和重连场的剪切角而变化，并讨论在磁层顶抗磁稳定的观测证据。
2003-05-07 astro-ph physics.space-ph
Enhanced Electron Mixing and Heating in 3D Asymmetric Reconnection at the Earth's Magnetopause
电子加热和混合过程中的非对称重联进行了研究与三维动力学模拟，匹配等离子体参数从磁层多尺度（MMS）航天器观测的磁层顶扩散区。与2D模拟相比，磁层分界线上的混合和加热得到了强烈的增强。在三维空间中，粒子穿越分界线的输运是由磁层顶附近陡峭的密度梯度激发的低杂波漂移湍流引起的。在三维模拟（而不是二维模拟），电子温度平行于磁场内的混合层是显着高于其上游值与MMS的意见。
2017-03-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Separator Reconnection at Earth's Dayside Magnetopause: MMS Observations Compared to Global Simulations
我们将地球磁层的全球高分辨率电阻磁流体动力学（MHD）模拟与2015年10月16日期间向南IMF磁层顶穿越的磁层多尺度（MMS）星座的观测结果进行了比较，该事件先前被确定为电子扩散区（EDR）事件。模拟预测了一个复杂的时间依赖性的磁拓扑结构，包括多个分离器和磁通绳。尽管拓扑结构复杂，MMS和主分离器之间的预测距离小于0.5个地球半径。这些结果表明，决定昼侧磁层顶电子扩散区位置的是全球磁拓扑结构，而不是单独的局部磁几何结构。
2017-08-03 physics.space-ph
The Effects of Turbulence on Three-Dimensional Magnetic Reconnection at the Magnetopause
对磁层多尺度飞行任务（MMS）最近遭遇的磁层顶电子扩散区进行了二维和三维粒子模拟。虽然二维模拟是层流的，但在三维模拟中，湍流在x线处和沿磁分离线发展。湍流的强度足以使重联岛周围的磁场发生混乱，并产生异常电阻率和异常粘滞性。每一个都对打破电子扩散区的冻结条件有很大贡献。令人惊讶的是，在MMS观测和二维模拟中看到的速度空间中的新月形特征即使在三维系统的湍流环境中也存在。这表明MMS对新月形分布的测量并不排除湍流在磁层顶重联中起重要作用的可能性。
2016-06-07 physics.plasm-ph physics.space-ph
Asymmetric magnetic reconnection with a flow shear and applications to the magnetopause
我们进行了理论和数值研究的反平行的2D磁重联的密度和重联磁场强度的不对称性，除了在重联领域，这通常发生在行星磁层的平面中的重联网站的整体流剪切。我们预测的速度，一个孤立的X线对流的流量，重联率，并在重联不再发生任意重联磁场强度，密度和上游流速的临界流速，并确认结果与双流体数值模拟。的预测和模拟结果反对现行的重连模型在地球的昼侧磁层顶，说重连发生与一个固定的X线亚阿尔芬磁鞘流，重连发生，但X线之间的阿尔芬速度和两倍的阿尔芬速度的磁鞘流对流，重连不会发生磁鞘流大于两倍的阿尔芬速度。我们发现，X线运动是由动量守恒从上游流，这是不同的加权不对称系统，所以X线对流的一般条件，包括亚阿尔芬上游速度。对于重联率，而对称重联的截止条件是，在重联网站的两侧的流量的差异是两倍的阿尔芬速度，我们发现不对称导致的截止速度为不对称重联是高于两倍的不对称形式的阿尔芬速度。结果比较有利的观测期间向北行星际磁场，重连发生在地球的极尖，尽管磁鞘流动速度的两倍以上的磁鞘阿尔芬速度，以前提出的抑制条件。
2015-09-04 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Time-Varying Magnetopause Reconnection during Sudden Commencement: Global MHD Simulations
响应于太阳风动压增强，磁层的压缩产生强烈的电离层信号和地面磁场的急剧变化，称为突然开始（SC）。虽然这种压缩也与电离层极冠的收缩有关，但由于磁尾重连的触发，昼侧重连的任何变化的影响都不太清楚，这是充分理解系统响应的关键组成部分。在这项研究中，我们探讨了随时间变化的性质，白天耦合SC进行全球模拟使用Gorgon MHD代码，并影响磁层与一系列行星际冲击具有不同的参数。我们确定的位置和演变的重连区域在每种情况下的冲击传播通过磁层，发现强烈增强的昼侧重连率和迅速扩大的昼侧极冠之前，最终触发尾部重连。这种影响渗透到各种IMF的取向，和重连率是最增强的事件与较高的动压。我们解释了这一点，通过重复的模拟与一个大的显式电阻率，显示压缩的磁鞘等离子体附近的传播冲击波前允许更大的强度和在不同的位置上的昼侧磁层顶比在典型的太阳风条件下的重连。结果表明，在严重空间天气事件发生期间，昼侧耦合的动态行为可能使重联的稳定模型不准确。
2022-03-26 astro-ph.EP physics.comp-ph physics.geo-ph
Turbulence and Transport During Guide-Field Reconnection at the Magnetopause
我们分析的发展和影响的湍流在三维粒子模拟的导场磁重联在磁层顶的参数的基础上的电子扩散区的观测磁层多尺度（MMS）任务。沿分界线的湍流是低杂波漂移不稳定性（LHDI）的一种变体，其产生的电场波动幅度远大于重联电场。湍流控制了密度和电流分布的尺度长度，同时使穿过磁层顶的重要传输成为可能，尽管电子仍然冻结在磁场中。在X线附近，电子没有被冻结，并且与LHDI不同的湍流通过反常粘性对广义欧姆定律做出了显著的净贡献。湍流和伴随粒子输运的特征与MMS观测中的波动幅度一致。然而，对于这一事件的模拟表明，MMS航天器没有足够接近的电子扩散区的核心，以确定该地区的异常粘度是重要的。
2019-10-04 physics.plasm-ph physics.space-ph
Localized Oscillatory Dissipation in Magnetopause Reconnection
来自美国航天局磁层多尺度飞行任务的数据被用来研究地球磁层和太阳风（磁层顶）之间昼侧边界处的非对称磁重联。等离子体、电场和磁场以及波的高分辨率测量用于识别具有大电场振幅（高达100 mV/m）的高度局部化（~15电子德拜长度）驻波结构。这些波结构与空间振荡耗散相关联，其表现为J·E（耗散）的交替正值和负值。对于小的引导磁场，波动结构发生在EDR磁层边缘的电子停滞区。对于较大的引导场，结构也发生在重联x线附近。这种差异是解释在渠道的平面外电流（agyrotropic电子在驻点和引导场对齐的电子在x线）。
2017-12-14 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
A nearly continuous observation of the equatorial plasmasphere from the inner radiation belt to near a magnetopause reconnection site
2015年10月22日，VAP和MMS获得了对黄昏赤道等离子体云和羽流的全径向范围的近连续观测。在现场等离子体数据和电离层总电子含量的赤道图中，羽流是明显的。赤道等离子体层的性质从它的内辐射带到它的最外边界（磁层顶，靠近重联点）发生了巨大的变化。密度在此范围内降低了$\sim$ 1000倍，并且与$L$ -壳成比例为$L^{-4.3\pm0.4}$，与向外径向运输期间通量管体积膨胀的理论预期非常一致。质子温度在同一范围内增加了$\sim$ 100倍，最明显的加热发生在$L>7$，它被MMS的轨道覆盖。
2018-08-10 physics.space-ph
Equatorial trench at the magnetopause under saturation
利用GOES地球同步卫星的磁测数据，对磁层顶重联饱和时，在南向强行星际磁场下的低纬度向阳侧磁层顶进行了统计研究。从最小方差分析，我们确定了磁层顶的方向，并将其与参考模型的预测进行比较。磁层顶的形状被发现是实质上扭曲的黄昏移动，使鼻区出现在午后部门。在赤道纬度，磁层顶的形状以突出的钝度和午后扇形的海沟为特征。扭曲的起源被认为是在风暴时的磁层电流和大规模的准态重联在向阳侧磁层顶的背景下。
2013-02-15 physics.space-ph
Multi-scale coupling during magnetopause reconnection: the interface between the electron and ion diffusion regions
当航天器间距超过上游离子惯性长度时，磁层多尺度（MMS）遇到了低纬磁层顶重联的初始位置。经典签名的离子扩散区（IDR），包括一个亚离子Alfvénic退磁离子排气，一个超离子Alfvénic磁化电子排气，和霍尔电磁场，被确定。磁层顶与磁层分界线之间的张角为$30^\circ\pm5^\circ$。排气优先向太阳扩展，取代磁鞘。磁鞘分界线和磁层顶之间的离子尺度和电子尺度之间的一个狭窄通道中发生了重连磁通量的强烈堆积。堆积的强度（归一化值为0.3-0.5）与磁层顶相对于整体重联坐标倾斜的大角度一致。MMS-4比其他三个航天器更接近X线两个离子惯性长度，观察到强烈的电子主导电流和堆积内的动力学到电磁场的能量转换。MMS-1、2和3没有观察到强电流，也没有观察到粒子到场的能量转换，但确实观察到了堆积，这表明生成区域的边缘包含在四面体内。与粒子模拟的比较表明，电子流和磁层顶的大倾角是相互关联的非对称霍尔效应的特点。在分界线和磁层顶之间，高密度的流入磁鞘电子制动并转向流出方向，将能量传递给正常的磁场并产生堆积。研究结果表明，电子动力学可能是一个重要的影响磁场结构内的离子扩散区。
2020-07-09 physics.space-ph
A Volumetric Study of Flux Transfer Events at the Dayside Magnetopause
向阳面磁层顶的局部磁重联导致了通量转移事件的产生。FTE内的磁场呈现出复杂的螺旋形磁通绳拓扑结构。利用自适应网格细化（AMR）的策略，我们进行了3维磁流体动力学模拟的磁层的类地行星和研究这些FTE的演变。我们第一次在3D中检测和跟踪FTE结构，并呈现FTE演变的完整体积图。FTE体积内的热力学量的时间演变证实，连续重连确实是活跃的FTE增长的主要原因，如从绝热分布的P-V曲线的偏差所示。对FTE的磁特性的调查显示，FTE体积内的垂直电流迅速减少，表现出内部电流趋向于场对齐的趋势。线性无力磁通绳模型的有效性评估表明，这种FTE的结构漂移到一个恒定的$α$状态，但连续重连抑制实现一个纯粹的线性无力配置。此外，计算出选定FTE所包含的通量范围在0.3 - 1.5 MWb之间。具有最高通量含量的FTE构成净昼侧开放通量的$\sim$ 1%。这些通量值进一步与线性无力通量绳模型提供的估计值进行比较。对于选定的FTE，线性无力模型低估了通量含量高达40%，由于连续重新连接通量注入。
2022-08-31 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Structure and dynamics of the magnetopause and its boundary layers
本文综述了基于Cluster和THEMIS等多航天器任务对地球磁层顶及其边界层结构与动力学的研究进展，重点探讨了磁重联和Kelvin-Helmholtz不稳定性等过程的时空特性、多X线行为及其在太阳风物质输运中的作用与未解之谜。
2024-09-09 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic signatures of the region surrounding the X-line in asymmetric (magnetopause) reconnection
动力学粒子模拟被用来识别在非对称磁重联过程中电子扩散区（EDR）及其周围的特征。在重联磁场反转处指向太阳的正常电场（EN > 0）中的“肩”是EDR的良好指标，并且是由x线附近的磁鞘电子弯曲轨道引起的。在X线向地的方向，被EN加速的电子在垂直于B的平面内形成强电流和新月形分布函数。就在X线的下游，平行的电场产生场对准的新月形电子分布函数。在直接上游磁鞘，磁场强度，等离子体密度和垂直电子温度低于渐近状态。在磁层流入区，磁鞘离子侵入导致指向地球的电场和磁层粒子的平行加热。上述性质中的许多性质在至少为1的引导场下仍然存在。
2016-02-02 physics.space-ph
Turbulence in Three-Dimensional Simulations of Magnetopause Reconnection
我们详细分析了在磁层顶磁重联的三维粒子模拟中观察到的湍流。这些参数代表了磁层多尺度（MMS）任务中遇到的电子扩散区。湍流被发现开发周围的磁性X线和separatrices，是电磁的性质，其特征在于波矢量$k$由$kρ_e\sim(m_eT_e/m_iT_i)^{0.25}$与$ρ_e$的电子拉莫尔半径，并出现了离子压力梯度作为其自由能的来源。总之，这些结果表明，不稳定性是一个变种的低杂波漂移不稳定性。湍流在面外方向（重联电场的方向）上产生电场波动，其幅度约为$\pm 10$ ~mV/m，这远大于约为$0.1$ ~mV/m的重联电场。在MMS数据中已经识别出平面外电场的如此大的值。模拟中的湍流控制了非对称重联中密度分布和电流层的标度长度，使它们比2-D重联模拟中看到的$ρ_e$或$d_e$标度更接近$\sqrt{ρ_eρ_i}$，并在电子扩散区产生显著的异常电阻率和粘度。
2018-05-03 physics.plasm-ph physics.space-ph
Impact of the Out-of-Plane Flow Shear on Magnetic Reconnection at the Flanks of Earth's Magnetopause
本研究利用动理学模拟探讨了面外流剪切对地球磁层顶侧翼非对称磁重联的影响，发现其能提高重联率和能量转换率，且昏侧效应强于晨侧。
2024-09-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Characterization of Magnetic Flux Contents for Flux Transfer Events and its Implications for Flux Rope Formation at the Earth's Magnetopause
本文利用MMS卫星的GS重建和SuperDARN观测，表征磁层顶FTE磁通量绳的环向与极向磁通量，并将其与电离层重联通量对比，以揭示磁通量绳的形成机制。
2023-09-16 astro-ph.EP physics.space-ph
Three-dimensional artificial neural network model of the dayside magnetopause
采用Neurosell 2软件包中的人工神经网络（ANN）对向阳面磁层顶进行建模。该模型数据集的基础是磁层顶交叉和相应的太阳风等离子体和行星际磁场的小时平均测量。人工神经网络模型反映了太阳风动压、行星际磁场Bz和By分量对向阳面磁层顶三维形状和大小的影响。该模型首次描述了在较宽的外界条件下向阳面磁层顶的磁尖和整体不对称性的动力学过程。以解析表达式的形式定量地给出了磁层顶大小随By绝对值变化的微小变化。人工神经网络模型显示了Bz分量控制的磁层顶动力学的三个区：压力平衡区（Bz>0 nT）、重联区（0>Bz>-10 nT）和重联饱和区（Bz<-10 nT）。用人工神经网络模型得到的修正压力平衡方程描述了日下点磁层顶动力学的三种不同区域。
2013-02-07 physics.space-ph
North-South asymmetric Kelvin-Helmholtz instability and induced reconnection at the Earth's magnetospheric flanks
本文对行星际磁场主要向北变化期间地球磁层侧翼磁层顶的等离子体动力学进行了三维研究。双流体模拟表明，在磁层顶的初始磁剪切和动力学本身所造成的磁力线弯曲（在作为侧面磁层顶的属性的代表采取的配置）影响的位置，开尔文-亥姆霍兹（KH）不稳定性和诱导的磁重联发生和它们的非线性发展。KH涡旋相对于地球赤道面不对称地发展，当地KH线性增长率最大。涡驱动的重联过程发生在不同的纬度，从赤道平面到中纬度地区，但只有在半球，原来是不太KH不稳定。这些结果表明，KH诱导的重连不限于特定区域周围的旋涡（内，下或上），但可能会触发在一个广泛的和连续的范围内的位置附近的旋涡。
2018-05-03 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Simulation of plasmaspheric plume impact on dayside magnetic reconnection
在强磁活动期间，冷致密等离子体从plasmaspheric通常形成一个羽状延伸向向阳面磁层顶，最终到达it.In这项工作中，我们提出了一个大规模的二维完全动力学粒子在细胞模拟的重连磁层顶击中一个传播plasmaspheric羽。模拟的设计，使它经历了四个不同的阶段：初始非定常状态，稳定状态之前，羽流到达磁层顶，羽流相互作用和稳定状态，一旦羽流被很好地吞没在重连网站。我们显示的磁层顶的动态的演变受到修改的流入等离子体。我们的主要结果是，等离子体温度（羽流中的冷质子）的变化对磁重联率没有影响，平均而言，磁重联率仅取决于撞击前、撞击期间和撞击后流入的磁场和总离子密度。
2020-02-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
Atomic and Molecular Nitrogen Ions at the Dayside Magnetopause During the 2024 Mother's Day Storm
本文基于MMS-HPCA观测，首次在2024年母亲节风暴期间于日侧外磁层发现原子和分子氮离子及双电荷氮氧离子，并在重离子质量密度超过磁鞘太阳风的条件下确定了磁层顶重联率，证实磁重联仍可发生。
2025-03-11 physics.ins-det physics.plasm-ph 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
The role of the Hall effect in the global structure and dynamics of planetary magnetospheres: Ganymede as a case study
我们提出了高分辨率的霍尔MHD模拟木卫三的磁层证明霍尔电场在离子尺度的磁重联层有显着的全球性影响没有捕获的电阻MHD模拟。与磁重联的局部动力学模拟一致，我们的全球模拟显示了沿磁分界线的强场向电流的发展。这些电流一直延伸到月球表面，在那里它们可能有助于木卫三的极光。在磁层顶和磁尾电流片内，重联平面内的霍尔电流将离子加速到平面外的局部阿尔文速度，产生一个全球性的离子漂移带系统，使木星磁层等离子体在木卫三的磁层中循环。我们讨论了一些可观察到的后果，这些霍尔-感应电流和离子漂移：外观的一个亚木星“双磁层顶”结构，一个Alfvénic离子喷流延伸穿过上游磁层顶和磁层顶开尔文-亥姆霍兹波的不对称图案。
2015-01-02 physics.space-ph
Particle-in-cell simulation study of the scaling of asymmetric magnetic reconnection with in-plane flow shear
我们研究了同时含有非对称（反平行）磁场、非对称等离子体密度和温度以及上游区域任意面内等离子体流的系统中的磁重联。这样的配置在地球磁层顶的高纬度地区和托卡马克中很常见。我们调查的对流速度的X-线，缩放的重连率，和条件的流动抑制重连作为上游流速的函数。我们使用二维粒子模拟来捕捉流出区域中的等离子体的混合，比流体建模更好。我们进行模拟与不对称的磁场，模拟与不对称的密度，模拟与磁停参数，两者都是不对称的。对于低于预测截止速度的流速，我们发现与Doss等人提出的理论有很好的比例一致性，J.~ Geophys.~结果：120，7748（2015）。行星磁层，托卡马克，和太阳风的应用进行了讨论。
2016-07-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Review of Mercury's Dynamic Magnetosphere: Post-MESSENGER Era and Comparative Magnetospheres
本文综述了后信使时代水星磁层的研究，并将其与其他行星磁层，特别是地球磁层的动力学进行了比较。本文首先介绍了水星，包括它的行星际环境，磁层，外逸层和导电核心。本文综述了向阳面磁层顶频繁而强烈的磁重联，即通量传输事件“簇射”，以及它们对磁层顶的磁鞘等离子体β和磁剪切角的依赖性，以及它们对通量环流和磁层-地表-外逸层耦合的贡献。其次，综述了极端太阳事件下水星磁层的研究进展，包括太阳活动对昼侧磁层的核心感应和重联侵蚀，以及夜侧磁层的响应。然后，总结了等离子体片的晨昏特性，包括离子的特性、电流片的结构和磁重联的动力学。最后一个主题回顾了水星磁层中的粒子扰动，其中包括磁层顶边界上的开尔文-亥姆霍兹波的扰动、重联产生的磁结构和交叉尾电场。在每一章中，最后一节讨论了与每个主题相关的开放性问题，这些问题可以在模拟和未来的航天器任务中考虑。最后，我们总结了未来的BepiColombo机会，这是欧空局和JAXA之间的联合任务，正在前往水星。
2021-12-06 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Unveiling the Mixing and Transport Processes of Solar Wind and Planetary Ions in the Magnetopause Boundary Layer
本研究采用三维全局混合模拟，从动力学视角定量揭示了太阳风条件如何通过 Kelvin-Helmholtz 波控制太阳风进入地球磁层顶及其与磁层离子的混合过程。
2025-11-01 physics.space-ph
Non-linear Waves and Instabilities Leading to Secondary Reconnection in Reconnection Outflows
重新连接流出是最近从现场观测和模拟中得到密切关注的领域。这些区域是各种不稳定性和强烈能量交换的宿主，通常甚至优于主要的重联部位。我们在这里报告的一些结果来自模拟调查。首先，观察到流出变得不稳定漂移不稳定。第二，这些不稳定性导致二次重联位点的形成。第三，次级过程负责大的能量交换和粒子交换。最后，粒子分布函数被修改为非麦克斯韦分布函数，并包括多个相互渗透的种群。
2018-08-26 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Energy exchanges in reconnection outflows
重连流出是与周围等离子体或来自其他重连区域的流相互作用的高能定向流。在这些条件下，流动变得非常不稳定和混乱，因为任何流动射流与介质相互作用。我们在这里报告大规模并行模拟的两种情况下的相互作用之间的流出射流和一个单一的外流与周围的等离子体。我们发现在这两种情况下的发展混乱的磁场，受到二次重联事件，进一步复杂化的拓扑结构的磁力线。本分析的重点是能量平衡。我们计算每个能量通道（电磁，体积，热，每个物种），并找到最多的能量交换的地方和形式。主要的发现是，最大的能量交换是不是在重联网站适当的，但在流出射流不稳定的区域。
2016-07-02 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Non-Maxwellianity of electron distributions near Earth's magnetopause
地球外磁层、磁鞘和太阳风中的等离子体基本上是无碰撞的。这意味着粒子分布通常不处于热力学平衡，并且显著偏离麦克斯韦分布。这些分布的偏差可以通过等离子体过程，如冲击，湍流和磁重联进一步增强。这样的分布对于各种各样的动力学等离子体不稳定性可能是不稳定的，这反过来又修改了电子分布。本文利用磁层多尺度（MMS）航天器的数据计算和量化了观测到的电子分布与双麦克斯韦分布函数的偏差。对数千万个电子分布的统计研究表明，观测到的非麦克斯韦性的主要来源是地球低密度磁层中由不同的热分量和冷分量组成的电子分布。这导致在低密度下的大的非麦克斯韦性。然而，在进行统计研究后，我们发现在给定的密度下观察到大的非麦克斯韦性的区域。高度非麦克斯韦分布经常被发现是地球的弓形激波，在地球的外磁层，并在磁重联的电子扩散区。增强的非Maxwellianities中观察到的湍流磁鞘，但间歇性和不相关的本地过程。探讨了非麦克斯韦性增强的原因。
2021-02-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Evolution of kinklike fluctuations associated with ion pickup within reconnection outflows in the Earth's magnetotail
地球磁尾的磁重联（MR）通常伴随着爆炸释放的动能和热能在系统范围内的重新分配。最近，THEMIS任务的多航天器观测被用于研究磁尾中与磁共振相关的局部爆炸，以便了解亚暴期间磁共振爆发随后向地球的传播。在这里，我们调查等离子体和磁场波动/结构与MR排气和离子-离子扭结模式的不稳定性在一个有据可查的MR事件。扭结振荡的产生，演变和衰落的距离超过70 000公里，从重联网站在midmagnetotail的更偶极区域附近的地球。我们已经发现，扭结振荡驱动的不同的离子种群内的流出区域可以至少25 000公里的重联网站。
2009-12-14 astro-ph.EP physics.space-ph
MMS Observations of Whistler and Lower Hybrid Drift Waves Associated with Magnetic Reconnection in the Turbulent Magnetosheath
磁重联（MR）及其伴随的并发波在大尺度等离子体边界、地球磁尾准对称和非对称位形以及磁层顶等离子体中得到了广泛的研究。最近的高分辨率观测MMS（磁层多尺度）航天器表明，MR也可以发生在磁鞘的条件是高度湍流时，上游冲击几何是准平行的。强烈的湍流运动使得发展磁流变边界条件复杂。本文证明，MR局部区域的波观测可以作为一种额外的诊断工具，增强我们识别湍流等离子体中MR事件的能力。结果表明，在一个密切相似的MR在大尺度边界，湍流重联相关的哨声波发生在分界线/流出区域和电子扩散区域的外边界，而较低的混合漂移波与密度梯度在电流片的交叉。低杂波漂移不稳定性使密度不均匀性产生波纹。磁鞘中磁共振相关波的识别也是一个重要的里程碑，为发展更好地了解湍流等离子体中的能量再分配和耗散。
2020-01-01 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Kinetic-Scale Topological Structures Associated with Energy Dissipation in the Turbulent Reconnection Outflow
本文利用 MMS 任务高分辨率数据，应用局部流线拓扑分类方法研究地球磁尾湍流重联出流中动力学尺度磁场拓扑结构，发现 O 型拓扑结构在能量耗散中起更重要作用。
2023-11-25 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
In situ Evidence of Breaking the Ion Frozen-in Condition via the Non-gyrotropic Pressure Effect in Magnetic Reconnection
为了使磁重联继续进行，在局部扩散区域中的离子流体和电子流体的冻结条件必须被惯性效应、热压效应或物种间碰撞所破坏。目前还不清楚是哪些潜在的效应使扩散区的离子流体解冻。通过分析THEMIS航天器在向阳面磁层顶的现场测量，我们提出了明确的证据，离子压力张量的非对角分量是主要负责打破离子冻结在重联条件。非对角压力张量是扩散区离子退磁的流体表现形式，它对应于非各向异性压力效应。从离子动量方程的角度来看，报告的非回旋离子压力张量是一个基本方面，在指定的重连电场，控制如何快速重连进行。
2015-04-23 physics.plasm-ph physics.space-ph
What frequencies of standing surface waves can the subsolar magnetopause support?
有人提出，太阳下磁层顶可能支持自己的本征模，由传播的表面波组成，这些表面波在北/南电离层反射形成驻波。虽然这些所谓的Kruskal-Schwartzschild（KS）模式的本征频率已在典型条件下估计，在整个范围的太阳风条件下的频率的潜在分布是未知的。使用模型的磁层和磁鞘适用于整个太阳周期的太阳风数据的价值，我们进行飞行时间计算产生的KS模式频率的数据库。在非风暴时间或北向行星际磁场（IMF），最可能的基频计算为$0.64_{-0.12}^{+0.03}$兆赫，与以前的估计和间接观测证据，这样的太阳磁层顶的驻波。然而，分布表现出显着的扩展（顺序$\pm$ 0.3mHz）表明，KS模式频率，特别是高次谐波，应根据太阳风的条件有很大的不同。这种大的传播观测统计的影响进行了讨论。太阳下磁层顶本征频率主要取决于太阳风速度、IMF向南分量和Dst指数，后两者是由于重联对磁层的侵蚀，而前者是表面波相速度表达式的影响。最后，MPSE的可能发生被证明是由偶极倾角控制。
2015-04-23 physics.geo-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Spectroscopic and Imaging Observations of Spatially Extended Magnetic Reconnection in the Splitting of a Solar Filament Structure
在太阳上，通过光谱观测，只在有限的区域发现了来自磁重联点的双向外流的多普勒频移。如果没有空间分辨的光谱观测，就不能清楚地了解太阳大气中的重联及其外流的分布。磁重联被认为是导致丝状结构分裂的原因，但一直没有明确的证据。在这里，我们使用来自界面区成像光谱仪和太阳动力学天文台的高分辨率数据，报告了太阳磁重联事件的光谱和成像分析。我们的研究结果表明，重联区域延伸到前所未有的长度不少于14，000公里。重连将一个丝状结构分裂成两个分支，最后上面的分支爆发。多普勒频移显示出清晰的双向外流，速度约为100 km/s，在重新连接点之外减速。差分发射测量分析表明，在重联区温度可达10 MK以上，热能远大于动能。这封信提供了明确的光谱证据，证明了太阳暗条在扩展区域内因磁重联而分裂。
2022-11-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Kinetic aspects of the ion current layer in a reconnection outflow exhaust
用二维粒子模拟方法研究了X型区域附近重联外流排气中心离子流层的动力学特性。该层由携带垂直电流的磁化电子和未磁化离子组成。离子流体似乎是非理想的，亚Alfvenic，和非耗散。离子速度分布函数包含多个种群，如全球Speiser离子，本地Speiser离子，和捕获的离子。局部Speiser离子在适当旋转的坐标系中的粒子运动很好地解释了离子流体的性质。被捕获的离子是混沌粒子动力学中规则轨道的第一个证明[Chen和Palmadesso，J. Geophys.结果：91，1499（1986）]在自洽PIC模拟中。它们将是重联点附近离子流层的观测特征。
2014-11-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid Ejections and Loop Contractions in an Eruptive M7.7 Solar Flare: Evidence of Particle Acceleration and Heating in Magnetic Reconnection Outflows
粒子加速和等离子体加热在何处发生与磁重联的关系是太阳耀斑的一个基本问题。我们报告了2012年7月19日SDO/AIA和RHESSI观测到的M7.7耀斑的分析。等离子体团喷射和收缩尖形环形式的双向外流起源于爆发的通量绳和下面的耀斑环之间，速度通常为200-300 km/s，最高可达1050 km/s。这些外流与空间分离的双冠状X射线源与质心分离减少的能量。最高温度位于非热X射线环顶源附近，远低于推断的重联位点附近的收缩尖点的原始高度。这些观察结果表明，粒子加速和等离子体加热的主要场所是在重联流出区域，而不是重联网站本身。此外，有一个最初的上升的X射线和EUV环顶源之前，最近认识到下降，我们归因于多个过程之间的相互作用，包括向上发展的重联和向下收缩的重联环。脉冲相的开始延迟了10分钟，从下降的开始，但与向上的等离子体团，个别回路收缩，和整体的环顶下降，暗示的能量释放率和重连流出速度的密切关系的快速增加相一致。
2013-03-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetic Reconnection with Asymmetry in the Outflow Direction
流出方向不对称的磁重联发生在地球的磁尾、日冕物质抛射、通量抵消事件、天体物理盘、球马克合并实验以及自然界和实验室的其他地方。控制体积分析的情况下，进行稳定的反平行磁重联与不对称的下游压力，这是用来推导出的比例关系的流出速度从每一侧的电流片和重联率。对于不可压缩的情况和下游压力对称但下游密度不对称的情况，给出了流出速度的简单关系式。单独的不对称性并没有被发现对重连率有很大影响。在稳定状态下，流动停滞点和磁场零点不重合，除非在流动停滞点处的压力梯度可以忽略。
2009-12-23 physics.plasm-ph physics.space-ph
On the 3-D structure and dissipation of reconnection-driven flow-bursts
利用大尺度三维粒子模拟方法研究了磁重联驱动的外流结构及其耗散。流出射流从3-D重联与有限长度的x线形式的前线，因为它们传播到下游介质。由于反射和透射的离子，在这个“重连射流阵面”（RJF）之前的大的压力增加减缓了阵面，使得它的速度远低于射流核心中环境离子的速度。结果，RJF减慢并将高速流转向垂直于重联平面的方向。其结果是，RJF作为热化网站的离子体流，并有助于显着的耗散的磁能在重联过程中，即使流出射流是亚音速的。这种行为在二维重联中没有对应物。一个简单的分析模型预测的前端速度和离子体流的能量被耗散的分数。
2014-03-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Simultaneous TRACERS and THEMIS Observations of Reversed Cusp Ion Dispersions and Dual-Lobe Reconnection
Space Sciences Laboratory, University of California Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Southwest Research Institute（西南研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of Iowa（爱荷华大学物理与天文学系）；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）；Lockheed Martin Advanced Technology Center（洛克希德·马丁高级技术中心）；Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado（科罗拉多大学大气与空间物理实验室）；Department of Physics and Astronomy, West Virginia University（西弗吉尼亚大学物理与天文学系）；Goddard Planetary Heliophysics Institute, University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县戈达德行星日球物理研究所）；Heliophysics Science Division, NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心日球物理学部）；Department of Astronomy, University of Maryland（马里兰大学天文学系）；Department of Physics, University of Alberta（阿尔伯塔大学物理系）
研究通过TRACERS-2和THEMIS-D观测反向磁尾离子分散和双瓣重联，发现不同IMF条件下的重联现象具有相似等离子体特征。
2026-07-08 physics.space-ph
Bipolar Electric Field Signatures of Reconnection Separatrices for a Hydrogen Plasma at Realistic Guide Fields
在准备MMS任务，我们问的问题：如何共同的双极签名链接到存在的电子空穴沿separatrices从重联地区发出？为了回答这个问题，我们进行了大规模的并行模拟的现实条件下，并在盒子中的氢质量比考虑在类似的以前的研究。磁场配置包括场反转和平面外引导场，这是许多空间情况的典型。引导场的强度从低值（典型的地球磁尾）到高值（与磁层顶中的面内重连场相当）不等。在所有的情况下，沿分离线观察到一个强大的电子流，足以导致流不稳定性的发病，并形成双极平行电场签名。在所有的引导领域的双极结构的存在允许MMS任务的控制，以考虑双极签名的存在，作为一个通用的标志，附近的重联网站的存在，无论是在夜侧和日侧的磁层。
2011-08-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the Role of Separatrix Instabilities in Heating the Reconnection Outflow Region
目前正在研究重联分界线处的微不稳定性在从流入到流出的过渡过程中对电子加热所起的作用。我们发现，非常强的流动剪切在分界线层导致逆流电子分布在分界线周围的区域，成为不稳定的束型不稳定。与早期研究中所看到的类似，随之而来的不稳定性导致了传播静电孤子的形成。我们在这里表明，这个区域的强静电湍流是主要的电子加热网站时，过境从流入流出。加热是由重叠束驱动的静电湍流产生的加热的结果，并且其宏观效应是对整体电子能量平衡的准粘性贡献。我们认为分界线的不稳定性在磁重联的电子能量平衡中起着关键作用。
2018-08-29 physics.space-ph
The Origin of Underdense Plasma Downflows Associated with Magnetic Reconnection in Solar Flares
磁重联是一个普遍的过程，它为爆炸性能量释放事件提供动力，如太阳耀斑、地磁亚暴和一些天体物理喷流。磁重联的一个特征是在等离子体阿尔文速度附近产生快速重联流出喷流。在爆发的太阳耀斑中，向耀斑拱廊移动的暗的指状等离子体下降流通常被认为是这种重连驱动流出的主要观测证据。然而，它们的速度往往比重联理论中预期的要慢得多，这对标准耀斑模型中重联驱动的能量释放场景提出了挑战。本文提出了一个太阳耀斑的三维磁流体动力学模型。通过比较模型的预测与观察到的等离子体的下行流的功能，我们得出结论，这些黑暗的下行流是自组织的结构形成在一个湍流的界面区域下面的耀斑终止激波的流出满足耀斑拱廊，类似的超新星遗迹中形成类似的结构的现象。这个界面区域有无数的湍流、电子流和激波，对耀斑能量释放和粒子加速至关重要。
2021-11-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Cassini observations of Saturn's southern polar cusp
磁层尖点是磁层与太阳风耦合的重要场所。在地球上进行的地面和空间观测相结合，使人们能够在了解地球尖点及其在磁层通过极地磁层与太阳风耦合方面的作用方面取得相当大的进展。旅行者2号在1989年充分探索了海王星的尖点，但卡西尼号飞船在土星的高度倾斜轨道提供了最近的机会，可以反复研究快速旋转行星的极地磁层。在本文中，我们将讨论卡西尼号在两次通过土星南极磁层期间所作的观测。我们的主要研究结果是，i）卡西尼直接遇到南极尖点的证据进入尖点磁鞘等离子体通过磁层顶重联，ii）磁层顶重联和进入尖点的等离子体可以发生在一系列的太阳风条件，和iii）双尖点形态是一致的尖点振荡的位置与土星的全球磁层周期性的相位。
2016-04-15 astro-ph.EP physics.space-ph
New Insights on the High Reconnection Rate and the Diminishment of Ion Outflow
本研究通过粒子网格模拟探究纯电子重联的高重联率与离子外流减弱机制，揭示高离子归一化重联率源于离子扩散区发育不全，高β_i下离子外流减弱与回旋半径超系统尺度导致的随机加速有关，为理解重联结构及状态转变提供新见解。
2025-01-16 physics.plasm-ph physics.space-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
Self-Similar Outflows at the Source of the Fast Solar Wind: A Smoking Gun of Multiscale Impulsive Reconnection?
本研究通过分析SDO/AIA图像，在极地冕洞观测到超2300次自相似等离子体外流，首次证明其遵循脉冲式交换磁重联的幂律分布，其发生率足以主导快速太阳风的质量与能量通量。
2023-09-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Critical Role of Collisionless Plasma Energization on the Structure of Relativistic Magnetic Reconnection
在磁主导的相对论重联，流入的等离子体耗尽的初始相对论压力在x线和碰撞等离子体加热内的扩散区域是不足以克服这种损失。由此产生的压降导致在x线处的塌陷，基本上是快速重连所需的扩散区域的局部化机制。这个低压区的扩展进一步解释了反平行重联的爆发性质，因为一旦打开流出排气也可以崩溃，这反复触发二次撕裂岛。然而，当存在外部引导场时，可以实现稳定的单个X线重连，因为重连磁场分量在流出处旋转出重连平面，从而提供额外的磁压力来维持打开的排气。
2019-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Comparative simulations of Kelvin-Helmholtz induced magnetic reconnection at the Earth's magnetospheric flanks
本研究通过三维电阻性霍尔磁流体动力学模拟，对比有无初始磁剪切的情况，分析了行星际磁场北向时地球磁层侧翼KHI诱发的磁重联差异，量化了双重重联闭合磁力线特征，为磁层顶等离子体输运研究提供依据。
2024-05-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-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
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
On the Cause of Supra-Arcade Downflows in Solar Flares
超拱廊下降流（SAD），黑暗的低密度区域也被称为蝌蚪，在太阳耀斑期间向日传播的模型，提出。有人认为，低密度区的流动通道雕刻的向阳方向的流出射流从重联。由于日华是分层的，因此耀斑区的等离子体密度比下面的拱廊区低。当喷流穿透拱廊时，它们划出了等离子体密度耗尽的区域，这些区域看起来像SAD。目前的解释不同于以往的模型，在重联是本地化的空间，而不是在时间。重连在时间上是连续的，这解释了为什么SAD不是从后面填充的，因为如果它们是由孤立的下降通量管或它们后面的尾流引起的，则是由于时间上的突发重连。重连是局部的空间，因为在标准的二维重连模型中的流出射流在正常（流入）方向上扩大与重连网站的距离，这将不会产生薄的SAD观察。相反，流出射流在空间局部三维重联与平面外（引导）磁场扩展主要在平面外的方向，并保持准直的正常方向，这是与观察到的SAD薄。与平面外（引导）磁场的重联的二维原理验证模拟证实了类似SAD的耗尽区的产生和密度分层的必要性。三维模拟证实，局部重联保持准直。
2013-09-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-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
