Diagnosing collisionless energy transfer using field-particle correlations: Alfven-Ion Cyclotron Turbulence
我们应用场粒子相关性-一种跟踪电磁场和等离子体粒子之间能量密度传输率的时间平均速度-空间结构的技术-从Alfvén离子回旋加速器湍流的混合Vlasov-Maxwell模拟中获得的数据。在这个系统中的能量传递预计将包括朗道和回旋波粒子共振，不像以前的系统，其中的场粒子相关技术已被应用。在该模拟中，由平行电场$E_\parallel$介导的能量传递速率包括总速率的大约$60\%$，其余部分由垂直电场$E_\perp$介导。平行的电场共振耦合到质子，在整个模拟过程中，在许多点处识别出朗道阻尼的规范双极速度-空间特征。由$E_\perp$介导的能量转移优先与具有$v_{tp} \lesssim v_\perp \lesssim 3 v_{tp}$的粒子耦合，这与回旋加速器扩散平台的预期形成一致。我们的研究结果清楚地表明，场-粒子相关技术可以区分不同的通道的能量转移使用单点测量，即使在多个通道同时作用的点，并可以用来定量地确定每个通道中的粒子的速度。
2020-06-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On hydromagnetic wave interactions in collisionless, high-$β$ plasmas
该研究结合解析理论与CGL-MHD数值模拟，揭示高β无碰撞等离子体中Alfvén波与声波、其他Alfvén波的相互作用规律，修正了相关天体物理湍流理论的适用前提。
2023-12-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Disruption of Alfvénic turbulence by magnetic reconnection in a collisionless plasma
我们计算的破坏尺度$λ_{\rm D}$在动态对齐Alfvénic湍流的片状结构被破坏的磁重联在低$β$碰撞等离子体的发病。$λ_{\rm D}$的缩放取决于所考虑的统计的顺序，在更大的尺度上更密集的结构被破坏。主导能谱的结构的破坏尺度是$λ_{\rm D}\sim L_\perp^{1/9}(d_eρ_s)^{4/9}$，其中$d_e$是电子惯性尺度，$ρ_s$是离子声音尺度，而$L_\perp$是湍流的外部尺度。当$β_e$和$ρ_s/L_\perp$足够小时，尺度$λ_{\rm D}$大于$ρ_s$，并且在$λ_{\rm D}$而不是在$ρ_s$处的能谱中存在中断。我们提出，由破坏产生的波动是循环的通量绳，这可能已经在太阳风中观察到。我们预测这些结构的振幅和半径之间的关系，并量化的重要性的中断过程中的级联的未中断的结构的填充分数和分数减少的能量包含在它们中的离子声标度$ρ_s$。这两种组分都强烈依赖于$β_e$，在较低的$β_e$下，破坏的结构变得更加重要。最后，我们预测，$λ_{\rm D}$和$ρ_s$之间的能谱是陡峭的比$k_\perp^{-3}$，当这个范围存在。这种陡峭的“过渡范围”有时会在太阳风湍流的短时间间隔内观察到。因此，无碰撞磁重联的发生可能会显著影响离子陀螺仪周围等离子体湍流的性质。
2017-10-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Spectral breaks of Alfvenic turbulence in a collisionless plasma
最近的观测表明，在几乎无碰撞的太阳风等离子体中，磁湍流扩展到比等离子体微尺度更小的尺度，如离子回旋半径和离子惯性长度。在高频率的磁场和密度波动谱中测量到的断裂被认为与从大尺度磁流体到小尺度动力学湍流的过渡有关。然而，这种转变的规模和负责的物理机制还没有得到很好的理解。在目前的工作中，我们强调的关键作用的等离子体参数在过渡到动力学湍流，如离子和电子等离子体β，电子与离子的温度比，湍流波动的湍流度。然后，我们对最近观察中报告的光谱突变提出了解释。
2015-07-02 astro-ph.GA physics.plasm-ph physics.space-ph
Stochastic Heating in the Sub-Alfvénic Solar Wind
本研究利用帕克太阳探测器数据，发现亚阿尔芬太阳风中线性共振加热不足以解释湍流耗散，而随机加热（通过质子磁矩破坏）结合湍流间歇性可解释观测到的离子增能，对低日冕等环境有重要意义。
2025-09-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-Dimensional X-line Spreading in Asymmetric Magnetic Reconnection
利用大规模三维粒子模拟方法研究了强引导场下X线在非对称磁重联中的传播。用厚的离子尺度平衡电流片（CS）进行的模拟表明，X线在环境离子/电子漂移速度下扩展，明显低于基于引导场$V_{Ag}$的阿尔文速度。使用更薄的亚离子尺度CS进行的其他模拟表明，X线在$V_{Ag}$（Alfvénic扩展）处扩展，远高于周围物质的漂移。与动力学Alfvén波一致的Alfvénic信号发展和传播，导致CS变薄和延伸，然后导致重连开始。在信号传播方向上的连续重连开始表现为Alfvénic X线扩展。扩展速度对CS厚度的强烈依赖性和X线取向与无碰撞撕裂不稳定性是一致的。我们的模拟表明，当无碰撞撕裂生长足够强，在一个较薄的CS，$γ/Ω_{ci}\gtrsim\mathcal{O}(1)$，Alfvénic X线扩展可以发生。我们的结果与一些数值模拟和最近的磁层顶观测结果相比，毫不逊色。一个关键的影响是，磁层顶CS通常太厚，无法有效地进行阿尔夫维尼克X线扩展。
2019-07-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fully kinetic versus reduced-kinetic modelling of collisionless plasma turbulence
我们报告的结果之间的直接比较不同的动力学模型的无碰撞等离子体湍流在两个空间维度。考虑的模型包括第一原理全动力学（FK）的描述，两个广泛使用的简化模型[gyrokinetic（GK）和混合动力学（HK）与流体电子]，和一种新的简化gyrokinetic方法（KREHM）。考虑两种不同的离子β（$β_i$）制度：0.1和0.5。对于$β_i=0.5$，GK和FK模型之间的良好协议被发现在尺度范围从离子到电子回旋半径，从而提供了有力的证据动力学Alfvén级联的情况。在相同的范围内，HK模型产生较浅的光谱斜率，大概是由于缺乏电子朗道阻尼。对于$β_i=0.1$，对谱比的详细分析揭示了GK和FK在动力学尺度上的描述略有不同，尽管动力学阿尔文涨落可能仍然起着重要作用。这种差异可以追溯到离子回旋半径以上的尺度，FK和HK的结果似乎表明在两个等离子体β制度中存在快磁声和离子伯恩斯坦模式，但在低β情况下与GK有更显著的偏差。确定的实际限制和强度的简化动力学近似，在这里与全动力学模型的情况下，在个案的基础上进行比较，可能会提供有价值的洞察力在发挥作用的主要动力学效应在湍流碰撞等离子体，如太阳风。
2017-09-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Mach Number Dependence of Ion-scale Kinetic Instability at Collisionless Perpendicular Shock: Condition for Weibel-dominated Shock
本文采用线性理论和非线性粒子模拟方法研究了无碰撞激波下离子尺度动力学等离子体不稳定性。我们专注于阿尔文离子回旋（AIC），镜子，和韦伯不稳定性，这都是驱动不稳定的有效温度各向异性诱导的冲击反射离子在过渡层内的严格垂直冲击。我们进行线性色散分析与均匀等离子体模型来模拟激波过渡层，采用环形分布与有限的热扩散来代表反射离子的速度分布。我们发现，对于平行于环境磁场的波传播，在较低的阿尔文马赫数的AIC不稳定性倾向于过渡到韦伯不稳定性在较高的阿尔文马赫数。然而，不稳定性也强烈地受到声马赫数的影响。我们的结论是，在阿尔文和声音马赫数都超过$\sim 20{\rm -}40$的强激波的不稳定性可以被认为是韦伯的意义上，反射离子的行为基本上未磁化。二维PIC模拟证实了线性理论，并发现，与典型的年轻超新星遗迹冲击参数，环分布模型产生的背景磁场，这是小于以前的PIC模拟中观察到的韦伯为主的冲击的顺序的磁波动。这表明，回旋反射离子分布的假设可能不足以定量预测高马赫数冲击的动力学的非线性行为。
2021-07-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic simulations of the interruption of large-amplitude shear-Alfvén waves in a high-beta plasma
使用二维混合动力学模拟，我们探讨了非线性的“中断”的驻波和行波剪切阿尔芬波在无碰撞等离子体。中断涉及一种自生压力各向异性，消除了线性极化Alfvénic扰动的回复力，并发生在波振幅$δB_{\perp}/B_{0}\gtrsim β^{\,-1/2}$（其中$β$是热压力与磁压力之比）。我们使用高度拉长的域，以获得波和离子陀螺仪之间的最大规模分离。对于振幅极限以上的驻波，我们发现波的大尺度磁场迅速衰减。的动力学的强烈影响的激发斜消防水龙带模式，过渡到长寿命的平行波动的离子陀螺仪，并导致显着的粒子散射。行波衰减得更慢，但也受到水龙带模式衰减产生的小尺度平行波动的影响。我们的结果表明，无碰撞等离子体不能支持线性偏振阿尔文波以上$δB_{\perp}/B_{0}\sim β^{\,-1/2}$。他们还提供了一个生动的说明低碰撞等离子体动力学的两个关键方面：（一）在调节等离子体动力学在高$β$的速度空间不稳定性的重要性，以及（二）如何非线性碰撞无过程可以直接从最大尺度的机械能转化为热能和微尺度波动，而不需要一个规模的规模湍流级联。
2017-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Heating of the Solar Corona by Dissipative Alfven Solitons
太阳光球对流驱动了大量的耗散阿尔芬孤子（Alfvenon），这些孤子能将电子和离子加速到数百keV的能量，并产生X射线日冕。阿尔夫维农是无碰撞等离子体双流体方程的精确解，代表将对流驱动的电磁能通量转换为太空和天体物理等离子体中带电粒子的动能的天然加速器。它们的性质已经在磁层中得到实验验证，在那里它们将极光电子加速到数十keV。
2006-04-25 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic reconnection during collisionless, stressed, X-point collapse using Particle-in-Cell simulation
考虑了弱应力和强应力X点坍塌两种情况。这里，描述符弱和强分别指X点的20%和124%单向空间压缩。在弱应力情况下，重连率定义为X点（磁零点）的面外电场，由外部磁场和阿尔文速度的乘积归一化，峰值为0.11，其平均值超过1.25阿尔文倍为0.04。在光谱的高能量端，电流片中的电子能量分布示出指数随时间变化的幂律分布，在最终模拟时间步长（1.25阿尔文倍）处达到最大值-4.1。在强应力的情况下，磁重联峰值出现快3.4倍，并且更有效。峰值重连率现在达到2.5，平均重连率超过1.25阿尔文倍为0.5。电流片中电子的幂律能谱现在达到一个更陡的指数-5.5，这个值接近于在地球磁尾X型区域附近观察到的值。在大约一个阿尔文时间内，在弱应力和强应力的情况下，初始磁能的2%和20%分别转化为热能和加速粒子能。在这两种情况下，在重联的峰值期间，产生了四重面外磁场，暗示可能重联的霍尔机制。这些结果强烈地表明了无重粒子、受应力的X点坍缩作为解决太阳日冕加热问题的一个可能的贡献因素的重要性，或者更一般地说，作为将磁能转化为热能和超热粒子能的一种有效机制。
2007-10-09 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Interplay between intermittency and dissipation in collisionless plasma turbulence
我们通过两种机制研究了无碰撞Alfvénic湍流的阻尼：随机加热（其效率取决于局部湍流振幅$δz_λ$）和线性Landau阻尼（其效率与$δz_λ$无关），详细描述了它们如何影响和受非线性影响。线性朗道阻尼的整体效率不受临界平衡湍流中的不稳定性的影响，而随机加热是更有效的间歇性湍流的存在下。此外，随机加热导致下降的尺度依赖的峰度在一个狭窄的范围内的尺度周围的离子陀螺仪。
2019-04-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
The Fluid-like Behavior of Kinetic Alfvén Turbulence in Space Plasma
动力阿尔文波（KAWs）是MHD阿尔文波分支在相对于背景磁场高度倾斜传播的情况下的短波长延伸。对空间等离子体的观测表明，小尺度湍流主要是类KAW湍流。我们应用两种理论方法，碰撞双流体理论和碰撞动力学理论，获得的KAW极化依赖于$β_\mathrm{p}$（质子热压力的磁压力的比率）在离子陀螺仪的密度，体积速度和压力的波动的预测。我们进行小波分析的MMS磁鞘测量和比较的意见与这两种理论。我们发现，双流体理论预测的观测结果比动力学理论，这表明，小规模的KAW-like波动表现出类似流体的行为，在磁鞘中，虽然等离子体是弱碰撞。我们还提出了预测的KAW偏振的内层日光层是可测试的帕克太阳探测器和太阳轨道器。
2019-01-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Local proton heating at magnetic discontinuities in Alfvenic and non-Alfvenic solar wind
利用Parker Solar Probe观测与2.5D混合模拟，研究了Alfvénic与非Alfvénic太阳风磁场间断处的局地质子加热，发现两类风中小尺度结构分别优先增强$T_\parallel$与$T_\bot$，并揭示了不同质子束流的形成机制。
2023-09-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Hybrid simulation of a parallel collisionless shock in the Large Plasma Device
我们提出了二维混合动力学/磁流体动力学模拟计划的激光烧蚀实验中的大型等离子体装置（LAPD）。我们的研究结果，在以前的实验中已被验证的参数的基础上，表明，一个平行的无碰撞冲击可以开始在可用的空间内形成。碳碎片离子以四倍于阿尔芬速度的吹离速度沿磁场方向流动，激发出强烈的磁场波动，最终将其部分动能转移到周围的氢离子。背景等离子体的这种加速和压缩产生了冲击波阵面，它满足朗肯-雨果尼奥条件，因此可以自行传播。此外，我们分析了上游湍流，并表明它是由右手共振不稳定性。
2016-11-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Adaptive critical balance and firehose instability in an expanding, turbulent, collisionless plasma
使用混合动力学粒子模拟，我们研究了膨胀的，无碰撞的，磁化等离子体中的强Alfvénic湍流持续驱动的演变。由等离子体膨胀产生的温度各向异性（以及随之而来的平均磁场强度的降低）逐渐降低了场线的有效弹性，导致Alfvénic波动的线性频率和剩余能量的降低。作为响应，这些波动修改它们的相互作用和空间各向异性，以保持它们的特征线性和非线性频率之间的逐尺度“临界平衡”。最终等离子体变得不稳定，动力学消防水龙带不稳定性，激发快速增长的离子拉莫尔尺度的磁波动。随之而来的粒子的俯仰角散射保持边缘稳定附近的温度各向异性，即使作为湍流等离子体继续扩大。由此产生的平行和垂直温度的演变不满足双绝热守恒定律，但准确地描述了一个简单的模型，包括异常散射。我们的研究结果有影响，了解各种热，稀，天体物理等离子体中的宏观和微观尺度物理之间的复杂相互作用，并提供有关功率谱，剩余能量，离子拉莫尔尺度的光谱断裂，和非麦克斯韦功能的离子分布函数，可以通过在高β地区的太阳风的测量进行测试的预测。
2021-11-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Hybrid simulation of Alfvén wave parametric decay instability in a laboratory relevant plasma
大振幅阿尔文波会受到参数衰减的影响，这在空间、天体物理和聚变等离子体中会产生重要的影响。虽然阿尔文波参数衰变不稳定性在几十年前就被预测，但观测证据有限，激发了人们对实验室演示不稳定性和相关数值模拟的极大兴趣。在这里，我们报告新的混合模拟实验室相关的等离子体（基于大型等离子体设备）的阿尔文波参数衰减不稳定性，使用现实的波注入和波等离子体参数。仅考虑无碰撞阻尼，我们确定的阈值阿尔文波的振幅和频率所需的触发有界等离子体的不稳定性。这些阈值行为被简单的理论考虑所证实。对本模型中未考虑的其他效应如有限横尺度效应和离子-中性粒子碰撞效应也作了简要讨论。这些混合模拟展示了研究实验室Alfvén波动力学的有前途的工具，可以为未来参数衰变不稳定性的实验室演示提供指导。
2022-05-21 astro-ph.IM physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless energy transfer in kinetic turbulence: field-particle correlations in Fourier space
在几乎无碰撞的日光层等离子体中，包括太阳风和日冕以及地球的磁层，都普遍观察到湍流。了解湍流脉动能量向颗粒能量传递的无碰撞机制是湍流动力学研究的前沿。从湍流到粒子的无碰撞能量传递可以可逆地发生，导致在最终实现碰撞热化之前粒子速度分布函数（VDFs）中的非热能。利用VDF波动中包含的信息是有价值的。在这里，我们应用一个最近开发的方法的基础上VDFs，场粒子相关技术，一个$β=1$，太阳风，低频Alfvénic湍流模拟，以及解决相空间，以确定在速度空间中的场粒子能量转移。场-粒子相关性揭示了由平行电场介导的能量转移导致离子和电子VDF在平行于磁场的方向上的显著结构化。傅立叶模式表示的离子和电子gyroradii之间的长度尺度表明，能量转移是共振的性质，本地化的朗道共振的速度空间中的每个傅立叶模式。能量转移密切遵循朗道共振速度与变化的垂直波数$k_\perp$和等离子体$β$。在覆盖模拟耗散范围的所有诊断傅立叶模式中观察到与朗道阻尼一致的这种共振签名。
2019-09-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Gyrofluid simulations of turbulence and reconnection in space plasmas
本文利用哈密顿双场陀螺流体模型研究空间等离子体从MHD尺度到电子趋肤深度的湍流与磁重联，揭示强非平衡级联、温度比影响及电子有限拉莫尔半径修正，并讨论四场推广模型。
2024-01-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Physics of collisionless reconnection in a stressed X-point collapse
最近，我们用动力学的、2.5维的、完全电磁的、相对论的Particle-in-Cell数值程序[D. Tsiklauri和T.等离子体，14，112905（2007）]。在这里，我们通过解决关键的悬而未决的物理问题来完成对这一主题的调查。本文证明：（i）磁场零点处的面外电场重联是由电子压力张量的非对角项产生的，类似于GEM重联挑战所研究的撕裂不稳定Harris电流片的情况：（ii）当m_i / m_e >> 1时，重联通量的时间演化与离子电子质量比无关;在m_i / m_e = 1的情况下，当Hall项为零时，重联过程缓慢;当m_i / m_e >> 1时，重联过程缓慢（即霍尔项是非零的）重联是快速的，并且我们推测这是由于磁场被冻结到电子流体中，电子流体比离子流体移动得更快;（iii）在一个阿尔芬时间内，略低于初始总数的一半（40%）（大致为磁）能被转换成电子的动能，并且略多于一半（60%）被转换成离子的动能（类似于太阳耀斑观测）;（iv）在强应力X点的情况下，在大约一个阿尔芬时间内，对于超热电子（也与太阳耀斑观测相当），在速度分布的所有三个空间方向上看到完全各向同性。
2008-09-25 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Thermal disequilibration of ions and electrons by collisionless plasma turbulence
在弱碰撞、磁化、湍流等离子体中，离子和电子之间是否存在总体热平衡？如果不存在，热能如何在离子和电子之间分配？这是等离子体物理学中的一个基本问题，这个问题的答案对于预测遥远天体的性质也至关重要，比如黑洞周围的吸积盘。在光盘的背景下，这个问题是提出了近二十年前，并已产生了相当大的文献。在这里，我们提供了答案的情况下，能量注入等离子体通过Alfvénic湍流：碰撞湍流加热通常作用于不平衡的离子和电子的温度。使用混合流体陀螺动力学模型的数值模拟表明，离子-电子加热速率比是热-磁能量比的递增函数，$β_\mathrm{i}$：它的范围从$\sim0.05$在$β_\mathrm{i}=0.1$至少$30$为$β_\mathrm{i} \gtrsim 10$。这种能量分配对离子-电子温度比$T_\mathrm{i}/T_\mathrm{e}$近似不敏感。因此，在没有其他平衡机制的情况下，通过阿尔夫维尼克湍流加热的无碰撞等离子体系统将趋向于非平衡状态，其中一种物质明显比另一种更热，即，在高$β_\mathrm{i}$下较热的离子，在低$β_\mathrm{i}$下较热的电子。电磁场的光谱和5D相空间中的离子分布函数在高$β_i$下表现出有趣的新的磁主导区域，并且当$β_\mathrm{i}\lesssim1$时，离子加热倾向于由非线性相位混合（“熵级联”）介导，当$β_\mathrm{i}\gg…
2019-01-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron heating at quasi-perpendicular collisionless shocks
通过分析310个准垂直无碰撞激波的原位数据，发现当 de Hoffman-Teller Alfvénic Mach 数≳30时电子加热从绝热转变为主导的非绝热机制，且与随机激波漂移加速一致。
2024-02-26 physics.space-ph
Cosmic-ray diffusion in collisionless plasmas including pressure anisotropy
使用混合动力学磁流体动力学形式主义，将压力各向异性的影响，我们模拟的湍流碰撞无等离子体的演变，在六个不同的模型，涵盖子/超声波和子/super-Alfvénic制度。基于模拟磁场的功率谱，我们计算粒子扩散系数的质子与动能在$50-500$兆电子伏的范围内，并将它们与标准磁流体力学内得到的。我们的研究结果表明，在磁场的统计特性的差异，产生的压力各向异性和其相关的动力学不稳定性，有相当大的影响，高能质子的扩散系数。此外，我们在六种模型中获得的扩散系数值差异很大。
2013-12-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Amplitude limits and nonlinear damping of shear-Alfvén waves in high-beta low-collisionality plasmas
这项工作扩展了Squire等人[ApJL，830 L25（2016）]，探索了自生压力各向异性对低碰撞等离子体中线性偏振剪切Alfvén波动的影响。这样的各向异性导致严格的限制，在高β等离子体中的磁扰动的幅度，在此之上的波动可以通过平行消防水龙带不稳定性本身不稳定。这导致波的频率接近零，“中断”波并停止其振荡。这些影响进行了详细探讨，在碰撞和弱碰撞“Braginskii”制度，驻波和行波。重点是简化模型在一个维度上，尺度远大于离子回旋半径。这种效应对在许多天体物理等离子体中普遍存在的高β条件下的磁化湍流物理学有着有趣的影响。
2017-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
A critical Mach number for electron injection in collisionless shocks
本文讨论了任意磁场取向的无碰撞激波中的电子加速问题。结果表明，热电子注入扩散激波加速过程是由速度空间中具有损失锥的电子束通过激波漂移加速机制反射回激波上游实现的。当激波的阿尔芬马赫数足够高时，电子束能够激发哨声波，哨声波能够散射高能电子本身。电子注入的临界马赫数作为上游参数的函数。并讨论了它在超新星馀震中的应用。
2010-04-22 astro-ph.HE physics.space-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
A Model for Dissipation of Solar Wind Magnetic Turbulence by Kinetic Alfvén Waves at Electron Scales: Comparison with Observations
在流体动力学湍流中，耗散尺度的长度取决于能量级联率，即，每单位质量的能量输入率越大，就越需要将湍流波动驱动到越来越小的尺度以耗散更大的能通量。磁谱能量密度的观测表明，这种直观的图像是不成立的太阳风湍流。耗散似乎在不同的太阳风条件下以相同的长度尺度开始，与能量通量无关。为了更详细地研究这种差异，我们提出了一个解析耗散模型太阳风湍流在电子尺度上，我们观察到的谱密度进行比较。我们的模型结合了从大尺度到小尺度的能量传输和无碰撞阻尼，这将能量从动力学机制中的磁波动中去除。我们假设动力学Alfvén波（KAW）的波粒相互作用是主要的阻尼过程。由热等离子体色散关系得到了KAW的波频率和阻尼率。我们的模型假设一个临界平衡湍流，较大的能量级联率激发较大的平行波数为一定的垂直波数。如果耗散是额外的波浪驱动，使得耗散率与平行波数成比例（如KAW），则能量级联率的增加被相同垂直波数的耗散率增加抵消，导致耗散长度与能量级联率无关。
2017-01-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Interactions Between Two Magnetized Plasma Pressure Filaments: Drift-Alfvén Modes and Transport
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；General Atomics（通用原子能公司）
实验研究磁化等离子体压力丝状结构间距对漂移-阿尔文模耦合与输运的影响，发现间距小于无碰撞趋肤深度时发生强耦合与电荷能量转移。
2026-09-22 physics.plasm-ph physics.space-ph
Strongly localized magnetic reconnection by the super-Alfvenic shear flow
我们证明了超阿尔文剪切流对磁场的拖曳作用可以使重联x线在无碰撞等离子体中强烈局域化，从而使重联x线处的电流方向发生逆转.这种新的形态，这是不可能的连续磁流体动力学（MHD）的重新连接，使电子惯性。令人惊讶的是，准稳定的重联率仍然是0.1的顺序，即使当地的x线几何的纵横比大于1。我们解释了这一点，通过检查运输的重联磁通量和开口角由上游磁场，得出的结论是，重联率仍然是有限的约束施加在流入区域。这项研究进一步表明，几乎普遍的0.1阶快速率值不能用撕裂模的物理学来解释，也不能用普遍的局域化机制来解释。
2018-06-01 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.plasm-ph
Firehose and Mirror Instabilities in a Collisionless Shearing Plasma
采用混合动力学方法对无碰撞等离子体中的水龙带不稳定性和镜像不稳定性进行了数值模拟，其中压力各向异性是由持续线性剪切$S$改变磁场而驱动的。对于一个减少的字段，它被发现，主要是斜消防水龙带波动增长在离子拉莫尔尺度和饱和的能量$\sim$ $S^{1/2}$，压力各向异性钉扎在稳定性阈值的粒子散射的微尺度波动。相比之下，非线性镜波动较大的离子拉莫尔规模和增长世俗的时间;边际是由越来越多的人口共振粒子被困在磁镜。在一个剪切时间后，形成饱和的有序统一磁镜，并且粒子从它们的尖锐边缘散射。这两种不稳定性驱动亚离子拉莫尔尺度波动，这似乎是动力学阿尔文波湍流。我们的研究结果影响了天体物理和空间等离子体中的动量和热量传输理论，其中磁场的剪切拉伸是一个通用的过程。
2014-05-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic simulations of collisionless magnetic reconnection in presence of a guide field
分析了Harris电流片中磁重联的动力学模拟结果。一系列的指导领域被认为是研究重联等离子体的特点是不同的$β$值，$β> m_e/m_i$。采用隐式粒子模拟方法和并行显式粒子模拟程序。模拟与质量比的物理值进行。模拟结果表明，重联率随引导场的增加而减小，对质量比的依赖性很弱。电子压力张量的非对角分量打破了冻结条件，即使在低$β$等离子体中。在高$β$等离子体中，有证据表明哨声波在增强的重联中起着关键作用，而在低$β$等离子体中，动力学Alfvén波是重要的。离子和电子的面内和离面运动也被考虑，表明它们受到质量比和等离子体$β$的影响。
2003-12-05 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Inertial-Range Kinetic Turbulence in Pressure-Anisotropic Astrophysical Plasmas
本文提出了一个无碰撞、多组分等离子体中低频电磁（漂移）动力学湍流的理论框架。结果概括了压力各向异性等离子体的简化磁流体动力学（RMHD）和动力学RMHD（Schekochihin等人，2009年），允许物种漂移-一种在太阳风中经常遇到的情况，并且可能在热稀释天体物理等离子体（例如，团内介质）中普遍存在。实现了两个主要目标。首先，在非麦克斯韦等离子体中，波动场之间的关系（例如，阿尔芬比）的阶数单位修正相比，更普遍认为麦克斯韦的情况下，因此，定量理论的发展，以支持定量测量，现在可能在太阳风。低频等离子体湍流的主要物理特征生存的概括非麦克斯韦分布：阿尔文和压缩波动大力解耦，后者被动平流前者;阿尔文级联是流体，满足RMHD方程（与阿尔文速度修改的压力各向异性和物种漂移），而压缩级联是动力学和受碰撞阻尼。其次，这种湍流的组织原则阐明的形式的广义动能自由能不变。结果表明，非麦克斯韦功能的分布函数中的相混合的速率和磁应力的功效降低，这些变化的影响之间的各种级联通道的自由能的分区。当接近水龙带或镜不稳定性阈值时，等离子体的动力学被修改，以减少弯曲磁场线或压缩/稀疏它们的能量成本。最后，它表明，这个理论可以推导出作为一个长波长限制的非麦克斯韦板条陀螺。
2015-06-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Hybrid-Kinetic Simulations of Ion Heating in Alfvénic Turbulence
我们提出了三维，混合动力学数值模拟驱动阿尔文波湍流的相关碰撞近地太阳风。特别注意的是附近的离子拉莫尔尺度和优先垂直离子加热和非热翼的平行分布函数的起源发生的光谱转换。几种新的诊断被用来表明，离子加热率增加的动力学阿尔文波波动，其中包括大部分的子离子拉莫尔湍流级联，达到近离子回旋频率。我们发现级联能量的${\approx}75$ - $80\%$用于加热离子，与近地太阳风大致一致。这种加热伴随着粒子速度和分布函数中清晰的速度空间特征，包括平行速度分布中的扁平核心和平行速度分布中的非麦克斯韦翼。后者归因于渡越时间阻尼和垂直加热的粒子到平行方向的俯仰角散射。伴随着这些功能是一个陡峭的光谱指数的亚离子拉莫尔磁场波动超过规范$-2.8$，作为场能量被转移到热能。这些预测可以通过对近地太阳风的测量来检验。
2019-05-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
A Kinetic Model of Solar Wind Generation and Heating by Kinetic Alfvén Wave Turbulence
本文提出一个冕洞质子动力学模型，研究临界平衡动力学阿尔文波通过回旋与朗道共振耗散加热太阳风的过程，发现平衡与不平衡湍流谱结果几乎无差异，且所得参数不足以产生快太阳风，建议下一步引入螺旋度屏障情景修正模型。
2024-05-04 physics.space-ph
Microphysically modified magnetosonic modes in collisionless, high-$β$ plasmas
本文通过混合动力学模拟和解析理论，研究了高$β$无碰撞等离子体中NP模式和快磁声波的非线性行为，发现它们会激发镜像和火管等微观不稳定性，进而通过粒子散射影响波衰减和激波形成，为低碰撞等离子体湍流理论奠定基础。
2023-04-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Planar Collisionless Shock Simulations with Semi-Implicit Particle-in-Cell Model FLEKS
本研究验证了半隐式PIC代码FLEKS用于日球层激波模拟的可行性，明确二维空间模拟的必要性及参数影响，为相关大规模等离子体模拟提供指导。
2025-10-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
Microstructure in two- and three-dimensional hybrid simulations of perpendicular collisionless shocks
超临界无碰撞垂直冲击具有主要由在磁斜坡处镜面反射的离子的动力学确定的平均宏观结构。在整个宏观结构中，线性和非线性的不稳定性产生波动和微观结构。为了确定这种微结构的来源，高分辨率的二维和三维模拟已经进行了使用的混合方法，其中的离子被视为粒子和电子响应建模为无质量的流体。我们证实了早期的2-D模拟结果，显示了场平行对齐的传播波动和波动进行的反射回转离子。此外，它示出，对于2-D模拟的冲击共面平面，在所有的磁性组件中的短波长波动的存在与离子韦伯不稳定性驱动的脚的上游边缘由反射回转离子。在3-D模拟中，我们第一次表明，占主导地位的微观结构是由于场平行的传播波动的斜坡和反射离子的运动之间的耦合。这导致了一种以与磁场方向倾斜的角度在激波表面反向传播的波动模式，这是由于斜坡的阿尔文速度下的场平行运动和反射离子的回转运动的组合。
2016-01-07 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic wave activity and proton heating in 3D hybrid simulations of decaying balanced and imbalanced Alfvénic turbulence
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
该研究通过三维混合模拟对比平衡与不平衡阿尔文湍流，发现交叉 helicity 是控制无碰撞湍流等离子体大尺度演化、动力学活动和能量耗散的关键参数，平衡湍流的能量耗散与质子加热更显著。
2026-10-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
A study of particle acceleration, heating, power deposition, and the damping length of kinetic Alfvén waves in non-Maxwellian coronal plasma
本文利用动力学等离子体理论和Vlasov-Maxwell模型，研究非麦克斯韦日冕等离子体中动力学阿尔文波对粒子的加速加热、功率沉积及阻尼长度，揭示超热粒子参数κ和温度比Te/Ti对能量输运距离的显著影响。
2024-12-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Direct Measurement of Diffusion Coefficients: Evidence for Diffusive Stochastic Heating in Collisionless Plasmas
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；Department of Physics & Astronomy, University of New Hampshire（新罕布什尔大学物理与天文学系）；Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona（亚利桑那大学月球与行星实验室）；The Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱克特实验室）
研究利用帕克太阳探测器观测低β流，通过反转质子引导中心方程测量扩散系数，计算加热率，以识别无碰撞等离子体中加热过程，为近太阳太阳风存在类似福克 - 普朗克扩散过程提供证据。
2026-07-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Particle acceleration and wave excitation in quasi-parallel high-Mach-number collisionless shocks: Particle-in-cell simulation
本文通过一个长期的、大规模的粒子模拟研究了准平行高马赫数无碰撞激波中质子和电子的激波形成和粒子加速过程。我们表明，质子和电子都在冲击波中加速，这些加速粒子在冲击波的上游区域产生大振幅的Alfvénic波。在上游波充分增长之后，由于波的大横向磁场，无碰撞激波的局部结构变得基本上类似于准垂直激波的结构。一小部分质子在激波中加速，能量分布类似于幂律。质子注入对加速过程的速率近似为常数，在注入过程中，上游波对质子的相位俘获机制起着重要作用。主要的加速过程是通过质子的重复冲击交叉的费米式过程。这个过程是一个“快”过程，因为大多数加速质子完成一个加速过程周期所需的时间比扩散时间短得多。一小部分电子也被相同的机制加速，并具有类似幂律的能量分布。然而，在模拟过程中，喷射没有进入稳定状态，这可能与上游波的间歇性活动有关。在冲击波的上游，一部分电子在到达冲击波之前被预加速，这可能有助于在稍后的时间稳定的电子注入。
2015-02-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Damped Kinetic Alfvén Waves in Earth's Magnetosheath: Numerical Simulations and MMS Observations
Sikkim University（锡金大学）；Netaji Subhas University of Technology（内塔吉·苏巴斯技术大学）
本研究通过数值模拟和MMS观测，揭示了兰道阻尼在地球磁鞘中调控动能阿伏伽德罗波湍流能量耗散的作用机制。
2025-12-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
A Dynamical Model of Plasma Turbulence in the Solar Wind
一个动力学的方法，而不是通常的统计方法，采取探索的物理机制的非线性能量转移，阻尼的湍流波动，和发展的相干结构的动力等离子体湍流。有人认为，阿尔芬波的线性和非线性动力学是负责，在一个非常基本的水平，等离子体湍流的一些关键的定性特征，区分它从流体动力学湍流，包括各向异性级联的能量和发展的电流片在小尺度。本文提出了弱碰撞太阳风等离子体中动力学湍流的第一个动力学模型，该模型自洽地结合了Alfven波物理和小尺度电流片的发展，并讨论了它的物理意义。这个模型导致一个简化的角度在弱碰撞等离子体的湍流的性质：负责的湍流级联的能量和电流片的形成的非线性相互作用本质上是流体的性质，而无碰撞阻尼的湍流波动和能量注入动力学不稳定性本质上是动力学的。
2015-02-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonthermal Electron Acceleration at Collisionless Quasi-perpendicular Shocks
冲击波在无碰撞的日光层和天体物理等离子体中的传播已经被广泛研究了几十年。一个主要的动机是了解冲击时的非热粒子加速。虽然扩散激波加速（DSA）理论长期以来一直是宇宙射线在激波加速的标准，粒子加速的等离子体物理理解仍然难以捉摸。本文综述了近几年来在准垂直冲击下电子非热加速机制的研究进展。本评论中的讨论仅限于以下三个具体主题。第一种是随机冲击漂移加速（SSDA），这是一种相对较新的电子注入DSA的机制。本文将讨论其基本机制、相关的现场观测和动力学模拟结果，以及它与DSA的联系。其次，我们讨论了与年轻超新星遗迹（SNRs）有关的高马赫数激波的激波冲浪加速（SSA）。虽然一维假设下的原始建议是不现实的，SSA现在已被证明是有效的一个完全三维的动力学模拟。最后，我们讨论了目前的理解磁化韦伯主导的冲击。激波结构内自生电流片的自发磁重联是韦伯产生的强磁湍流的有趣结果。我们认为，高马赫数冲击与阿尔芬和声音马赫数超过20-40将可能表现为韦伯主导的冲击。尽管最近有一些有趣的发现，SSDA，SSA，和磁重联的电子加速在无碰撞冲击的相对作用，以及如何占主导地位的粒子加速机制的变化取决于冲击参数仍然有待回答。
2022-09-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Astrophysical gyrokinetics: kinetic and fluid turbulent cascades in magnetized weakly collisional plasmas
我们提出了一个天体物理等离子体（太阳风，星际介质，星系团，吸积盘）等离子体湍流的理论框架。关键假设是湍流相对于平均磁场是各向异性的，并且与离子回旋频率相比频率较低。在外尺度注入的能量必须转化为热量，这最终不能在没有碰撞的情况下完成。一个动力学级联的发展，使能量在空间和速度上都达到碰撞的尺度。它的性质取决于等离子体波动的物理学。在每一个物理上不同的尺度范围内，动力学问题被系统地简化为一组更容易处理的方程。在“惯性范围”以上的离子gyroscale，动力级联分裂成一个级联的阿尔文波动，这是由RMHD方程在碰撞和无碰撞的尺度，和被动级联的压缩波动，这服从一个线性动力学方程沿移动场线与阿尔文组件。在离子和电子gyroscale之间的“耗散范围”中，又有两个级联：由两个流体状电子RMHD方程和离子熵波动的被动相空间级联控制的动力学阿尔芬波（KAW）级联。后者级联带来的能量的惯性范围内的波动，阻尼碰撞波粒子相互作用在离子gyroscale碰撞尺度的相空间，并导致离子加热。KAW能量在电子陀螺仪上同样被阻尼，并转化为电子热。Kolmogorov式的标度关系推导出这些级联。详细讨论了天体物理和空间物理应用。
2009-05-09 astro-ph nlin.CD physics.plasm-ph
Multi-point Assessment of the Kinematics of Shocks (MAKOS): A Heliophysics Mission Concept Study
针对无碰撞激波能量转换的未解问题，提出MAKOS多点观测任务概念，以测量激波上下游及过渡层的等离子体、高能粒子和场波动，揭示不同激波方向和驱动条件下的能量分配机制。
2023-06-08 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Origin of a CME-related shock within the LASCO C3 field-of-view
Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院太阳-地球物理研究所）
研究发现CME相关冲击波在高高度形成，其冲击波特性由超阿尔芬速度运动的CME体与日风相互作用产生。
2017-12-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Nonrelativistic collisionless shocks in weakly magnetized electron--ion plasmas: two-dimensional particle-in-cell simulation of perpendicular shock
本文采用二维粒子模拟方法研究了磁化参数为6 x 10^-5的弱磁化垂直激波，该参数相当于约130的高Alfvén马赫数M_A。它表明，电流丝形成在脚区的冲击，由于离子束-韦伯不稳定性（或离子扩散不稳定性），并产生一个强大的磁场。在下游区域中，这些电流丝还产生通常比上游磁场强15倍的缠结磁场。下游区电子和离子的热能不均分，温度比T_e / T_i ~ 0.3 - 0.4。在我们的模拟中没有观察到有效的电子加速，尽管一小部分离子在冲击反射时略有加速。模拟结果与Rankine-Hugoniot关系吻合得很好。它还表明，电子和离子被加热的底部区域的布尼曼不稳定性（电子）和离子声不稳定性（电子和离子）。然而，由于反射离子的相对高的温度，布尼曼不稳定性的增长率显著降低。出于同样的原因，离子-离子流不稳定性不会在足部区域增长。
2010-08-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Nature of Kinetic Scale Turbulence in the Earth's Magnetosheath
我们提出了一个相结合的观测和理论分析，以调查在地球的磁鞘等离子体湍流的性质在动力学尺度。在动力学范围的第一个十年中，就在离子陀螺仪下面，湍流被发现与上游太阳风中的湍流相似：主要是各向异性，低频和动力学Alfvén。然而，一个关键的区别是磁鞘离子通常比电子$T_\mathrm{i}\gg T_\mathrm{e}$热得多，这与$β_\mathrm{i}\sim 1$一起导致第二个十年的行为变化，接近电子尺度。这里的湍流的特点是增加的磁压缩性，以下的模式，我们长期的惯性动力阿尔文波，和陡峭的频谱的磁波动，符合预测$E_B(k_\perp)\propto k_\perp^{-11/3}$，我们从一组非线性方程。这种等离子体湍流状态也可能与其他具有$T_\mathrm{i}\gg T_\mathrm{e}$的天体物理环境有关，例如日华、热吸积流和无碰撞激波下游区域。
2017-05-23 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Small-amplitude Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence Modulated by Collisionless Damping in Earth's Magnetosheath: Observation Matches Theory
本研究利用Cluster卫星数据首次观测证实无碰撞阻尼调制地球磁鞘中小振幅可压缩MHD湍流，分解三种模式并揭示其对各向异性的影响，观测与理论相符。
2024-02-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Relativistic magnetic reconnection in collisionless ion-electron plasmas explored with particle-in-cell simulations
磁重联是各种高能天体中磁能转换和高能非热粒子产生的主要机制，包括具有相对论性离子-电子等离子体的天体（例如，微类星体或活动星系核（AGN）-这是一个缺乏第一原理研究的领域。我们提出了相对论条件下低$β$离子电子等离子体的二维粒子模拟，即，其中流入的磁能超过等离子体静止质量能量。我们确定突出的属性：（i）相对论流入磁化（这里$10 < σ_e < 360$），重联流出占主导地位的热搅拌，而不是散装动能。(ii)在大的流入电子磁化（$σ_e > 80$），重联电场是由体积惯性比由热惯性。它挑战了热惯性范式及其含义。(iii)在扩散区的入口处，流入具有急剧的过渡。这些不是激波，而是粒子弹道运动的结果，所有的粒子都在同一位置反弹，只要入流中的热速度远小于入流E通过B的整体速度。(iv)岛状中心与其余的气流是磁性隔离的，并且可以在它们的中心呈现密度耗尽。(v)重联率略高于非相对论研究。它们最好通过在流出方向上投影的流入相对论阿尔文速度进行归一化，然后导致接近范围（0.14-0.25）的速率，从而允许容易地估计重联电场。
2014-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
The CHIMERAS Project: Design Framework for the Collisionless HIgh-beta Magnetized Experiment Researching Astrophysical Systems
CHIMERAS 项目旨在设计下一代实验室设施，首次在地面产生无碰撞、高离子 beta（β_i ≳ 1）的磁化等离子体，以研究天体物理系统中能量和动量跨尺度输运的湍流级联与动理学不稳定性机制。
2025-05-09 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Astrophysical gyrokinetics: Turbulence in pressure-anisotropic plasmas at ion scales and beyond
我们提出了一个理论框架来描述电磁动力学湍流在多物种，磁化，压力各向异性等离子体。假设湍流波动与平均场相比是小的，相对于平均场是空间各向异性的，并且与离子回旋频率相比具有小的频率。在离子拉莫尔半径以上的尺度上，该理论简化为Kunz等人（2015）制定的动力学简化磁流体力学（KRMHD）的压力各向异性概括。在离子拉莫尔半径和以下的尺度上，实现了三个主要目标。首先，我们分析的压力各向异性gyrokinetic系统的线性响应，并表明它是一个概括以前探索的限制。压力各向异性的影响的稳定性和碰撞阻尼的Alfvenic和压缩波动的突出，注意的频谱位置和宽度的频率跳跃发生的Alfven波过渡到动力学Alfven波。其次，我们推导并讨论了一个一般的自由能守恒定律，它既捕获了长波长的KRMHD自由能守恒，又捕获了亚离子拉莫尔尺度的动力学阿尔芬波和离子熵的双重级联。我们发现，非麦克斯韦功能的分布函数中的相混合量和磁应力的效率的变化，从而影响级联通道之间的自由能的分区。第三，一个简单的模型被用来表明，压力各向异性可以导致大的变化，由于阿尔芬湍流耗散的离子-电子加热比。我们的理论提供了一个基础，以确定如何压力各向异性影响的湍流波动谱，粒子种类的差分加热，以及空间和天体物理等离子体中的平行和垂直相混合的比例。
2018-03-20 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
ULF wave transmission across collisionless shocks: 2.5D local hybrid simulations
我们研究了上游超低频（ULF）波与无碰撞冲击的相互作用，通过分析11个二维局部混合模拟运行的输出。我们模拟的激波的Alfvénic马赫数在4.29-7.42之间，它们的$θ_{BN}$角为15 $^\circ$、30 $^\circ$、45 $^\circ$和50 $^\circ$。ULF波前震在所有这些地震的上游发展。上游波的波长和振幅与激波的M $_A$和$θ_{BN}$有复杂的关系。波长与这两个参数正相关，对$θ_{BN}$的依赖性更强。ULF波的振幅与反射束速度和密度的乘积成比例，其也取决于M $_A$和$θ_{BN}$。超低频波与激波的相互作用引起大尺度（几十个上游离子惯性长度）激波波纹。激波波纹的性质与超低频波的性质，即波长和振幅有关。反过来，波纹对穿过激波的ULF波传输有很大的影响，因为它们改变了局部激波特性（$θ_{BN}$，强度），使得相同ULF波前的不同部分遇到具有不同特性的激波。下游波动在波前延伸、方向或其波长方面与上游波不同。然而，下游压缩波的傅立叶谱中的一些特征是保守的，这些特征在与上游ULF波的波长大致对应的波长处呈现凸起或平坦。在横向下游谱中，这些特征较弱。
2022-01-25 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
