Plasmoid Instability in Forming Current Sheets
等离子体团不稳定性的出现彻底改变了我们对天体物理环境中磁重联的认识。通过防止高度拉长的重连层的形成，这对于实现许多天体物理现象所特有的快速能量转换率至关重要。以前的研究大多集中在Sweet-Parker电流片上，然而，这在典型的天体物理系统中是无法实现的。在这里，我们推导出一套一般的标度律的等离子体团不稳定性的电阻和粘阻电流片，随着时间的推移而演变。我们的方法依赖于一个原则，最少的时间，使我们能够确定的属性的重连电流片（纵横比和经过的时间）和等离子体团不稳定性（增长率，波数，内层宽度）在结束时的线性阶段。在这个阶段之后，重新连接的电流片被中断，并且可以发生快速重新连接。等离子体团不稳定性的标度律是\emph{not}简单的幂律，并依赖于Lundquist数（$S$）、磁Prandt数（$P_m$）、系统噪声（$ψ_0$）、电流片演化的特征速率（$1/τ$）以及减薄过程.我们还表明，以前的标度是不适用于绝大多数的天体物理系统。我们探讨了在天体物理系统，如太阳日冕和星际介质的新的标度关系的影响。在这两个系统中，我们表明，我们的标度律产生的值的增长率，波数和纵横比，是远远小于甜帕克的缩放。
2017-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Role of the Plasmoid Instability in Magnetohydrodynamic Turbulence
演化电流片中的等离子体团不稳定性由于其对电流片的破裂、等离子体团的形成以及由此产生的快速磁重联的影响而被广泛研究。在这封信中，我们研究的作用，等离子体团不稳定性的二维磁流体动力学（MHD）湍流的高分辨率直接数值模拟。在足够大的磁雷诺数（$R_m=10^6$），动态对准和湍流的共同作用导致大量的强电流片的等离子体团的形成。电流片结构的破坏促进了能量向小尺度的级联，导致能谱的断裂和陡峭化。在等离子体团介导的制度，能谱显示的缩放，是接近的光谱指数$-2.2$提出的最近的分析理论。我们还证明了二维MHD湍流中存在尺度相关的动态对准，对应的对准角的斜率接近0.25。
2018-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Fast reconnection in a coronal torn plasma sheet
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Yunnan Key Laboratory of Solar Physics and Space Science（云南太阳能物理与空间科学重点实验室）
研究通过观测日冕等离子体片的演变，揭示了等离子体体在磁重联过程中的关键作用，表明其形成与喷射能显著提高重联速率并促进快速重联。
2026-02-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasmoid Instability in Evolving Current Sheets and Onset of Fast Reconnection
斯威特-帕克电流片$γ_{max}\sim S^{1/4}$中等离子体团不稳定性最大线性增长率相对于伦德奎斯特数$S$的缩放表明，在高$S$下，电流片将在接近斯威特-帕克宽度之前破裂。因此，对等离子体团不稳定性的描述必须结合电流片的演化过程。我们进行了一系列的二维模拟和诊断，以分离波动从不断变化的背景。据发现，波动幅度开始增长，只有当线性增长率足够大（$γ_{max}τ_{A}>O(1)$），以克服对流损失。线性增长率继续上升，直到等离子体团的大小变得与撕裂模式的内层宽度相当。此时，电流片被破坏，不稳定性进入早期非线性区域。增长率突然下降，但波动幅度继续增长，直到达到非线性饱和。我们确定了重要的时间尺度的不稳定发展，以及缩放的线性增长率，电流片宽度，并在电流片中断占主导地位的波数。这些缩放不仅取决于伦德奎斯特数，而且还取决于初始噪声幅度。提出了一种唯象模型，再现模拟结果的缩放。该模型采用了重连流出的效果，这是至关重要的产生一个临界伦德奎斯特数$S_{c}$以下的中断不会发生。临界伦德奎斯特数$S_{c}$不是恒定值，但对噪声幅度具有弱依赖性。
2017-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
2.5-D MHD Simulation of the Formation and Evolution of Plasmoids in Coronal Current Sheets
本文通过2.5维MHD模拟发现，单个高斯速度脉冲扰动准静态Harris电流片即可引发Petschek型磁重联、撕裂模不稳定性和等离子体团形成，无需局域电阻率增强，且模拟所得等离子体团速度、温度与密度与日冕观测一致。
2024-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid identification and statistics in two-dimensional Harris sheet and GRMHD simulations
本研究开发了一种结合分水岭与闭合轮廓的等离子体团识别算法，应用于黑洞吸积盘和Harris片层模拟，发现等离子体团尺寸呈幂律分布，且电阻性模拟中发生率更高，形成率与磁通量减少正相关。
2023-11-14 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Instability of current sheets and formation of plasmoid chains
发现在磁重联事件中形成的电流片对高波数扰动是不稳定的。不稳定性非常快：它的最大增长率为S^{1/4} v_A/L，其中L是板的长度，v_A是阿尔芬速度，S是伦德奎斯特数。结果，形成了一系列的等离子体团（次级岛），其数量为S^{3/8}。
2007-11-02 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Scalings Pertaining to Current Sheet Disruption Mediated by the Plasmoid Instability
解析标度关系推导出的现象模型的等离子体团不稳定性在不断发展的电流片，包括重联流出的影响。两种情况被认为是，其中的等离子体团不稳定性可以被触发的注入初始扰动或系统的自然噪声（这里称为系统噪声）。这两种情况导致了不同的标度关系，因为当等离子体团不稳定性的线性增长不足以克服重联流出引起的平流损失时，初始噪声会衰减，而系统噪声代表系统中最低水平的波动。对破裂时电流片宽度的首阶近似采用幂律乘以对数因子的形式，并由此得到主模的波数和线性增长率的标度关系。当外流的影响被忽略时，标度关系同意，到领先的顺序近似，与以前推导的标度关系的基础上的原则，最少的时间。用数值解验证了解析标度关系的正确性。
2019-09-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Visco-Resistive Plasmoid Instability
在线性和非线性区域分析了粘阻电流片中的等离子体团不稳定性。线性增长率和波数被发现作为$S^{1/4} {\left( {1 + {P_m}} \right)}^{-5/8}$和$S^{3/8} {\left( {1 + {P_m}} \right)}^{-3/16}$相对于伦德奎斯特数$S$和磁性普朗特数$P_m$的比例。此外，线性层宽度被示出为按比例缩放为$S^{-1/8} {(1+P_m)}^{1/16}$。当等离子体团进入非线性区域时，其增长从指数增长减慢到代数增长。特别地，发现等离子体团的非线性生长的时间尺度是$τ_{NL} \sim S^{-3/16} {(1 + P_m)^{19/32}}{τ_{A,L}}$。等离子体团的非线性增长是从根本上不同于线性的，它被证明是必不可少的，以了解全球电流片中断。还讨论了等离子体团不稳定性如何使粘阻等离子体中的快速磁场重联。特别是，它表明，递归等离子体团的形成可以触发碰撞的重联制度，如果$S \gtrsim L_{cs} {(ε_c l_k)^{-1}} {(1 + {P_m})^{1/2}}$，其中$L_{cs}$是全球电流片的一半长度和$l_k$是相关的动力学长度尺度。另一方面，如果电流片保持在碰撞制度，全球（时间平均）的重联率被证明是$\left\langle {{{\left. {dψ/dt} \right|}_X}} \ri…
2016-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasmoid and Kelvin-Helmholtz instabilities in Sweet-Parker current sheets
本文在约化磁流体动力学的框架下发展了Sweet-Parker（SP）电流片不稳定性的二维线性理论。考虑到一般的平衡配置文件上的流出坐标的依赖性进行本地分析。恢复了等离子体团不稳定性[Loureiro等人，Phys. Plasmas { \bf 14}，100703（2007）]，即，电流片对于形成大波数的等离子体团链（$k_{\rm max}\Lsheet \sim S^{3/8}$，其中$k_{\rm max}$是最快增长模式的波数，$S=\Lsheet V_A/η$是伦德奎斯特数，$\Lsheet$是片的长度，$V_A$是阿尔文速度，$η$是等离子体电阻率）是不稳定的，其生长超阿尔文快（$\gmaxτ_A\sim S^{1/4}$，其中$\gmax$是最大生长速率，以及$τ_A=\Lsheet/V_A$）。对于典型的背景轮廓，增长率和波数被发现{ \it增加}在流出方向。这是由于存在另一种模式，即开尔文-亥姆霍兹（KH）不稳定性，它在层的外围触发，其中流出速度超过与上游磁场相关的阿尔文速度。KH不稳定性的增长甚至比等离子体团不稳定性$\gmax τ_A \sim k_{\rm max} \Lsheet\sim S^{1/2}$更快。粘度（$ν$）对等离子体团不稳定性的影响也得到了解决。在大磁普朗特数$Pm=ν/η$的极限下，发现了$\gmax\sim S^{1/4}Pm^{-5…
2012-08-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Evolution of the Relativistic Plasmoid-Chain in the Poynting-Dominated Plasma
本文研究了坡印廷支配等离子体中类等离子体链的演化。采用相对论电阻磁流体动力学近似，模拟了具有冷背景等离子体的相对论电流片，并数值求解了其时间演化。我们使用不同的磁化参数的背景等离子体和不同的Lundquist数进行各种计算。数值结果表明，最初诱导的等离子体团触发二次撕裂不稳定性，这逐渐填充电流片与等离子体团，也已观察到在非相对论的情况下。我们发现等离子体团链大大提高了重联率，这成为独立的伦德奎斯特数，当这超过一个临界值。此外，我们发现等离子体团的大小分布成为一个幂律。由于磁重联在各种高能天体物理现象中起着重要作用，我们的结果可以用来解释这些现象的物理机制。
2013-07-22 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Observational Signatures of Tearing Instability in the Current Sheet of a Solar Flare
磁重联是各种天体物理现象中将磁能转化为等离子体能和粒子能的基本物理过程。在这封信中，我们展示了一个独特的太阳耀斑数据集，其中各种等离子体团是由一个不断拉伸的电流片形成的。EUV图像捕捉到了重连流入、流出，特别是重复出现的等离子体团（等离子体团）。X射线图像揭示了电流片下端的非热发射源，可能是捕获了足够数量的高能电子的大等离子体团。在射电域，观测到一个向上缓慢漂移的脉动结构，随后是一对罕见的反向漂移结构。这些结构被认为是映射的演化的初级和次级等离子体团形成的电流片。我们对不同位置和尺度的等离子体团的研究结果揭示了湍流电流片中的动力学、等离子体加热、粒子加速和输运过程，并为级联磁重联过程提供了观测证据。
2022-01-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Impact of Temperature-dependent resistivity and thermal conduction on plasmoid Instabilities in current sheets in the solar corona
在本文中，我们调查，通过二维磁流体动力学模拟，随温度变化的电阻率和热传导的发展等离子体团不稳定性的影响，在重新连接电流片在太阳日冕。我们发现，在电流片区域的等离子体温度随时间的增加，它变得大于在流入区。随着次级磁岛的出现，最高温度并不总是出现在重联$X$点，而是出现在次级磁岛内部。各向异性热传导的效应之一是降低重新连接的$X-$点的温度，并将热量传递到$O-$点，即等离子体团，在那里它被捕获。在与温度相关的磁扩散率，$η\sim T^{-3/2}$的情况下，在$X-$点的等离子体温度的降低导致：（i）增加的磁扩散率，直到磁扩散的特征时间变得可比的热传导;（ii）增加的重联率;和，（iii）更有效地将磁能转化为体运动的热能和动能。这些结果进一步解释了在耀斑和日冕物质抛射期间看到的磁能迅速释放为热能和动能的现象。在这项工作中，我们表明，考虑各向异性的热传导和斯皮策型，温度依赖的磁扩散率，在真正的太阳日冕，是至关重要的解释发生快速重联在太阳爆发。
2013-08-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Laminar and Turbulent Plasmoid Ejection in a Laboratory Parker Spiral Current Sheet
在大红球的实验中，以及在模拟这些实验中进行的扩展MHD代码，NIMROD的磁流光结构的尖端准周期等离子体团的形成被观察到发生。在实验和模拟中，发现这种等离子体团的形成发生在依赖于压力梯度和磁曲率的特征时间尺度上。当压力梯度适中时，存在单模或层流等离子体团，但当系统驱动更高时，让位于湍流等离子体团喷射，产生许多尺寸的等离子体团。然而，也观察到一个临界压力梯度，低于该压力梯度，等离子体团永远不会形成。一个简单的启发式模型，这种等离子体形成过程中，并建议是一个结果的动态平衡损失的高$β$区域的头盔流光。该模型能够解释在实验和模拟中观察到的等离子体团的周期性，并且当应用于高度为$3R_\odot$的太阳流的2D模型时，产生90分钟的等离子体团周期。这与LASCO和SECCHI仪器观察到的周期性等离子体斑点形成的位置和频率一致。
2021-06-22 physics.plasm-ph
Scaling laws of resistive magnetohydrodynamic reconnection in the high-Lundquist-number, plasmoid-unstable regime
当系统的Lundquist数（$S$）超过某一临界值时，系统中的Sweet-Parker层对等离子体团不稳定性是不稳定的。在本文中，数值标度研究已经完成了一个岛屿合并系统由一个低水平的随机噪声驱动。在早期阶段，一个初级Sweet-Parker层形成之间的两个合并的岛屿。当Lundquist数大于临界值$S_{c}\simeq4\times10^{4}$时，初级Sweet-Parker层通过多级级联分裂成多个等离子体团和更薄的电流片.由于等离子体团的不稳定性，该系统实现了快速的非线性重联率，几乎是独立的$S$，只有微弱的依赖于噪声的水平。发现线性状态中的类质团的数量与$S^{3/8}$成比例，如早期渐近分析所预测的（Loureiro \emph{et al.}，Phys. Plasmas \textbf{14}，100703（2007））。在非线性状态下，等离子体团的数量遵循更陡的标度，并且与$S$成比例。发现电流片的厚度和长度与$S^{-1}$成正比，电流片的局部电流密度与$S^{-1}$成正比。启发式的参数，在支持这些缩放关系。
2010-03-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Merging plasmoids and nanojet-like ejections in a coronal current sheet
本研究通过2.5D电阻磁流体力学模拟，探讨了日冕电流片中由脉冲扰动触发的等离子体团合并过程，发现合并界面处发生重联转变，产生类似纳米喷流的准直抛射，并揭示了欧姆加热、热传导与等离子体膨胀/收缩共同主导热力学变化。
2025-05-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Dynamic alignment and plasmoid formation in relativistic magnetohydrodynamic turbulence
我们提出了高分辨率的二维和三维模拟磁化衰减湍流的相对论电阻磁流体力学。模拟结果表明，动态形成的大规模间歇性长寿命的电流片被破坏的撕裂不稳定性成等离子体链。这些电流片是增强的磁场耗散和等离子体加热的位置。我们发现磁场能量谱$\propto k^{-3/2}$，连同强烈明显的动态排列的Elsasser场和速度和磁场，强导场湍流，而我们检索谱$\propto k^{-5/3}$的情况下，弱导场。
2021-11-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Plasmoid formation via competing lower-hybrid drift and Kelvin-Helmholtz instabilities: A hybrid kinetic-gyrokinetic simulation study
Max-Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究通过混合动能-gyrokinetic模拟揭示了低混漂移不稳定性与Kelvin-Helmholtz不稳定性在等离子体体形成中的竞争作用，表明低混漂移不稳定性可作为种子和调节器，影响等离子体体生成不稳定性。
2026-01-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasmoid instability in the semi-collisional regime
我们调查分析和数值计算的半碰撞制度的等离子体团不稳定性，定义的不等式$δ_{SP} \gg ρ_s \gg δ_{in}$，其中$δ_{SP}$是斯威特帕克电流片的宽度，$ρ_S$是离子的声音拉莫尔半径，和$δ_{in}$是边界层的宽度，出现在等离子体团不稳定性分析。理论上，如果伦德奎斯特数$S$和当前片$L$的长度使得$(L/ρ_S)^{14/9} < S <(L/ρ_S)^2$（对于类正弦磁位形;对于哈里斯型片，下限用$(L/ρ_S)^{8/5}$代替），则预测存在该区域。这些界限通过使用简化的陀螺动力学模型（Zocco & Schekochihin，$\it{Physics~of~Plasmas}$，${\bf 18}$，2011）的模拟进行数值验证，该模型使用代码$\tt{Viriato}$进行。重要的是，据推测，这种机制允许在相对较低的、实验上可以达到的伦德奎斯特数值下形成等离子体团。我们的模拟获得等离子体团不稳定的$S$值低至$\sim 250$。模拟不规定的Sweet-Parker片，而是形成自洽的初始撕裂模式配置的非线性演化过程中。这证明了等离子体团不稳定性的这种状态是可实现的，至少在当前专用实验可获得的相对较低的Lundquist数值下。
2018-09-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasmoid-mediated reconnection during nonlinear peeling-ballooning edge-localized modes
本研究通过非线性电阻MHD模拟，揭示了P-B ELMs中电流片形成及高伦德奎斯特数下等离子体团介导的再连接爆发机制。
2021-10-19 physics.plasm-ph
Effects of Plasmoid Formation on Sawtooth Process in a Tokamak
对于实际的Lundquist数，1/1磁岛导致次级薄电流片的形成，它分裂成一系列小磁岛，称为等离子体团。等离子体团动力学在核聚变等离子体重联过程中的作用仍然是一个悬而未决的问题。在这项研究中，系统的模拟进行调查的电阻内部扭结模式使用全电阻MHD方程实现的NIMROD代码在一个简化的托卡马克几何。对于Lundquist数$S\ge1.6\times10^7$，次级电流片被发现是不稳定的等离子体团在非线性电阻扭结模式的演变与临界纵横比的电流片的~70。小等离子体团的合并导致了一个怪物等离子体团的形成，可以显着影响主岛的演化。这可能为在超导实验中观察到的部分重联提供了一个解释。
2019-02-07 physics.plasm-ph
Marginally Stable Current Sheets in Collisionless Magnetic Reconnection
在磁重联的非线性发展过程中形成的非碰撞电流片的特征在于具有小的厚度，其数量级为电子趋肤深度。它们可以变得不稳定，形成等离子体团，这使得磁重联过程达到高重联率。在这项工作中，我们调查的等离子体团的发展时，形成的电流片是纯粹的无碰撞，并在一个强大的引导场的存在下的边缘稳定性条件。我们分析的几何特征的重连电流片，是什么促使其伸长。一旦重连电流片形成，我们确定的制度，它是等离子体团不稳定。我们的研究表明，等离子体团可以得到，在这种情况下，从电流片的纵横比远小于在碰撞制度，和边缘稳定的电流层的等离子体流动通道保持$0.1$的逆纵横比。
2022-10-08 physics.plasm-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
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
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
Connecting theory of plasmoid-modulated reconnection to observations of solar flares
太阳耀斑重联过程的时间尺度很短，这一直是一个谜。最近的研究表明，在重新连接的电流片的等离子体团的形成的重要性，与量化的宽度与长度的电流片的纵横比在伦德奎斯特数的负功率$α$，即$S^{-α}$，是关键的理解等离子体团形成的开始。在本文中，我们第一次应用的理论缩放这个长宽比观察到的耀斑，以评估如何等离子体团的形成可能与观测。我们发现，对于三个不同的耀斑显示等离子体团的范围内的$α$值的$α= 0.27$到$0.31$。在这个小范围内的值意味着等离子体团可能在达到理论预测的临界纵横比（$α=1/3$）之前形成，这可能对理论模型提出挑战。
2023-01-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Large-Scale Vortex Motion and Multiple Plasmoid Ejection Due to Twisting Prominence Threads and Associated Reconnection
利用太阳动力学天文台（SDO）上的大气成像组件（AIA）对静止极日珥的特征进行了分析。最初，小规模的类太阳结构在太阳盘面上是明显的，它首先垂直生长，然后向西南边缘移动。后来，一个脊柱连接这些倒钩，我们观察到明显的旋转运动在突出的上部。这些视旋转运动可能通过传递冷等离子体和磁扭曲对暗条的演化和生长起着重要作用。在日珥的上部有明显的大尺度涡旋运动，其中包含一个漩涡状的结构，足点的缓慢运动使日珥的腿由于磁剪切而扭曲，导致两种不同的磁重联。内部重联是由电阻撕裂模不稳定性引发的，这导致在拉长的电流片中形成多个等离子体团。估计增长率为0.02- 0.05。该磁重联加热电流片一小段时间。然而，由于磁重联而释放的大部分能量被周围冷而致密的等离子体吸收，并用于加速等离子体团喷射。多重等离子体团喷射摧毁了当前的片。因此，磁弧在X点附近坍缩。逆磁弧可能与日珥南段重新连接，形成细长的薄电流片。这种外部重连驱动日珥爆发。
2020-11-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic reconnection and plasmoid formation driven by the two-dimensional resistive kink instability in a current hole configuration
我们调查的非线性演化的$m = 1$电阻内部扭结模式在一个二维（2D）配置包含一个中心区域的负电流密度，也被称为“电流孔”设置。有限元程序FINMHD用于求解一组简化的不可压缩磁流体动力学（MHD）方程与电流涡公式。首先，扭结不稳定性线性发展与电阻性内部扭结模式的一般理论一致，并随后导致电流片的形成。在相对较低的伦德奎斯特数$S$，磁重联过程进行的速度预测的斯威特帕克制度。相反，当$S$超过一个临界值，即$S_c \simeq 10^4$时，电流片会被稍低于阿尔文时间尺度的等离子体团的形成所破坏。在后一种情况下，一个随机重联制度表现出Petshek型功能丰富的等离子体团达到。还测量了$0.02$阶的相对快的归一化重连率值。最后，我们比较我们的结果与那些在类似的2D以前的研究中使用理想的MHD不稳定性启动的过程，并讨论其相关的等离子体链的形成和相关的快速重联制度的一般理论。
2020-10-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Do plasmoids induce fast magnetic reconnection in well-resolved current sheets in 2D MHD simulations?
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；University of Wisconsin（威斯康星大学）
研究通过高分辨率二维MHD模拟探讨撕裂模不稳定性的发展，发现当磁流体动力学数S大于等于10^3且小于等于5×10^5时，磁重联速率遵循Sweet-Parker尺度，但随着S增大，反磁流体形成导致重联速率略有增强，表明重联仍受电阻率影响。
2026-03-24 astro-ph.HE hep-th physics.plasm-ph
Magnetic reconnection mediated by hyper-resistive plasmoid instability
用线性分析和非线性模拟方法研究了高阻等离子体团不稳定性引起的磁重联。发现线性增长率与$S_{H}^{1/6}$相对于超电阻Lundquist数$S_{H}\equiv L^{3}V_{A}/η_{H}$成比例，其中$L$是系统尺寸，$V_{A}$是阿尔文速度，$η_{H}$是超电阻率。在非线性区域，重联率变得几乎不依赖于$S_{H}$，等离子体团的数量与$S_{H}^{1/2}$成比例，次级电流片的长度和宽度都与$S_{H}^{-1/2}$成比例。这些缩放是一致的启发式参数假设二次电流片接近边际稳定。等离子体团的分布作为封闭的通量$ψ$的函数被发现服从$ψ^{-1}$幂律在一个扩展的范围内，随后由大的等离子体团的快速下降。这些结果进行了比较与电阻磁流体动力学研究。
2013-08-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Laboratory evidence of electron pressure anisotropy driving plasmoid mediated magnetic reconnection
Light Stream Labs LLC（Light Stream Labs 有限责任公司）；LULI - CNRS, CEA, UPMC Univ Paris 06 : Sorbonne Université, Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（LULI - 法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，巴黎第六大学：索邦大学，综合理工学院，巴黎理工学院）；INRS-EMT；University of Bordeaux, Centre Lasers Intenses et Applications, CNRS, CEA, UMR 5107（波尔多大学，高强度激光中心，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会）；Central Laser Facility, Rutherford Appleton Laboratory（中央激光设施，卢瑟福·阿普尔顿实验室）；Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；CELIA, Université de Bordeaux–CNRS–CEA, UMR 5107（CELIA，波尔多大学-法国国家科学研究中心-法国原子能和替代能源委员会）；Sorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, LUX（索邦大学，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）
研究通过3D混合模拟与激光驱动实验，发现电子压力各向异性是撕裂不稳定性增长的关键驱动因素，为实验室和天体等离子体磁重联动态评估奠定基础。
2026-04-16 physics.plasm-ph
Plasmoid solutions of the Hahm--Kulsrud--Taylor equilibrium model
The Hahm-Kulsrud（HK）[T. S. Hahm和R. M. Kulsrud，Phys. Fluids { \bf 28}，2412（1985）]，由共振周期边界扰动驱动的磁剪切等离子体板的解示出了完全屏蔽（电流片）和完全重连（磁岛）响应。在全球范围内，重联涉及解决磁流体动力学（MHD）平衡问题。在具有连续对称性的系统中，这种MHD平衡通常通过求解Grad-Shafranov方程来找到，而在平板几何中，该方程中的椭圆算子是2-D拉普拉斯算子。因此，假设适当的压力和极向电流分布，保角映射方法可以用来将一个解决方案转化为另一个不同的边界条件，给出一个连续的解决方案序列的形式部分重新连接的磁岛（等离子体团）分离的Syrovatsky电流片。这两个HK解决方案似乎是特殊情况。
2013-04-23 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Three-dimensional plasmoid-mediated reconnection and turbulence in Hall magnetohydrodynamics
本文研究霍尔MHD中三维等离子体团介导重联，发现三维条件下单X线重联比二维更不易发生，且在特定Lundquist数和尺度比下可实现自生湍流重联，并分析了其能谱与各向异性特征。
2024-08-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Investigation of the collisionless plasmoid instability based on gyrofluid and gyrokinetic integrated approach
本文通过对比回旋流体与回旋动理学模拟，研究了强导向场无碰撞等离子体中有限$β_e$对等离子体团不稳定性的影响，发现$β_e$效应促进等离子体团生长，并验证了回旋流体模型的预测能力。
2025-03-02 physics.plasm-ph
On the Effect of Driving Turbulent-like Fluctuations on a Harris-Current Sheet Configuration and the Formation of Plasmoids
本文通过二维 particle-in-cell 模拟研究湍流涨落对无碰撞正负电子对等离子体中 Harris 电流片磁重联的影响，发现湍流可改变重联起始与演化，并存在尺度依赖的涨落振幅阈值，超过该阈值会抑制磁岛成长。
2024-08-06 physics.plasm-ph
On the Distribution of Plasmoids In High-Lundquist-Number Magnetic Reconnection
利用解析唯象模型和直接数值模拟方法研究了高伦奎斯特数电流片中形成的等离子体团中磁通量$ψ$的分布函数$f(ψ)$。的分布函数示出遵循幂律$f(ψ)\simψ^{-1}$，这不同于其他最近的理论预测。对其他理论模型的不一致预测给出了物理解释。
2012-11-28 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A novel kinetic mechanism for the onset of fast magnetic reconnection and plasmoid instabilities in collisionless plasmas
当相反的磁场通过电流片合并和湮灭时，磁重联可以爆炸性地释放磁能，驱动等离子体射流并将非热粒子群加速到高能量，在从空间和天体物理到实验室尺度的等离子体中。通过实验室实验和航天器观测，在证明在狭窄的动力学尺度电流片中如何快速耗散和重联方面取得了重大的实验进展。然而，一个挑战是要证明是什么触发了重新连接，以及它如何作为一个比这些动力学尺度大得多的全球系统的一部分快速有效地进行。在这里，我们显示实验的全面发展的过程中，电流片的形式，然后在离子动力学尺度分解成多个载流结构。结果是一致的撕裂的电流片，但修改碰撞动力学离子效应，这导致更大的增长率和数量的等离子体团比以前的实验中观察到的或相比，从标准的撕裂不稳定性理论和以前的非线性动力学重联模拟的预测。这一效应将增加等离子体团不稳定性在许多自然重联系统中的作用，在触发大范围自然等离子体的快速重联时应加以考虑，这些自然等离子体具有无碰撞、可压缩的流动，包括在地球磁鞘和磁尾以及在日球顶、在吸积盘以及在湍流高马赫数无碰撞激波中。
2021-12-06 physics.plasm-ph
Current sheets, plasmoids and flux ropes in the heliosphere. Part II: Theoretical aspects
历史上，我们对日光层中发生的过程的理解始于降维-一维（1D）和二维（2D）草图和模型，其目的是说明对太阳风中大尺度结构的看法。然而，日光层的任何降维视觉限制了现场观测的可能解释。考虑非平面结构，例如电流片，磁岛，磁通绳以及等离子体气泡，是决定性的，以揭示各种现象，如粒子加速和能量耗散。在这篇综述的第一部分中，我们详细描述了这些磁结构在太阳风中的普遍存在和多尺度观测及其对带电粒子加速的意义。在这里，在第二部分，我们阐明现有的理论范式的结构的太阳风和行星际磁场，特别注意的精细结构和稳定性的电流片。讨论了与电流片、磁岛和磁通绳相关的过程的二维和三维视图的差异。最后，我们回顾了数值模拟和现场观测的结果，指出了在强湍流环境中的磁重联和粒子加速的复杂性。
2021-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Coalescence Instability in Chromospheric Partially Ionised Plasmas
快速磁重联在驱动太阳色球层的爆炸动力学和加热中起着基础性的作用。传统模型的重联时间尺度在合并不稳定性开始时被缩短，通过等离子体团相互作用形成湍流重联电流片。在这项工作中，我们的目标是调查的作用，部分电离的快速重联的发展，通过研究的聚结不稳定性的等离子体团。与发生在完全电离的日冕等离子体中的过程不同，对于色球层部分电离等离子体中重连的发展速度，我们知之甚少。我们提出了2.5D的数值模拟聚结等离子体团在一个单一的流体磁流体动力学（MHD）模型，和一个双流体模型的部分电离等离子体（PIP）。我们发现，在PIP模型中，它具有相同的总密度的MHD模型，但初始等离子体密度两个数量级较小，等离子体团合并的速度比MHD的情况下，更快的减薄的电流片和二次等离子体团动力学。在PIP模型中形成次级类质团，其中有效Lundquist数为$S = 7.8 \cdot 10^3$，但在MHD情况下不存在，其中$S = 9.7 \cdot 10^3$：这些是导致更剧烈重连的原因。二次等离子体团也形成在线性稳定的条件下，作为流入的中性粒子的非线性动力学的结果。根据这些结果，我们可以肯定，双流体效应在太阳色球层中发生的过程中起着重要作用。
2021-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph
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
Magnetic reconnection: from the Sweet-Parker model to stochastic plasmoid chains
（节略）磁重联是等离子体中磁场的拓扑重构，伴随着能量的剧烈释放和粒子加速。重连现象就像等离子体一样普遍存在，太阳耀斑可能是最常见的例子。在过去的几年里，对大尺度流体系统中磁重联的理论理解经历了一个重大的范式转变。由著名的Sweet-Parker（SP）理论描述的重联稳态模型，该理论在该领域占主导地位约50年，已被重联层的基本上随时间变化的突发图像所取代，该重联层由多个次级岛（等离子体团）的连续形成和喷射所主导。虽然在SP模型中，重连被预测为缓慢的，但这种新范式的主要含义是流体系统中的重连是快速的（即，与Lundquist数无关），前提是系统足够大。这种概念上的转变取决于这样一种认识，即类SP电流层对于等离子体团不稳定性是非常不稳定的--因此，这意味着这样的电流片是超临界不稳定的，因此从一开始就永远不会形成。这表明电流片的形成和随后的重连过程不能像通常假设的那样解耦。本文提供了一个介绍性的概述，导致这个基本上新的框架在重联理论和模拟的最新发展。我们简要讨论了等离子体团不稳定性在选定的应用中所发挥的作用，并描述了一些突出的挑战，仍然在这个问题的前沿。其中包括等离子体团不稳定性的分析和数值扩展到（i）3D和（ii）非MHD制度。在这两种情况下都报告了新的结果。
2015-07-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
General Theory of the Plasmoid Instability
利用最小时间原理，给出了等离子体团不稳定性发生和发展的一般理论。最终的纵横比，过渡时间快速发病，增长率，和等离子体团的数量的比例关系的推导，并示出依赖于初始扰动振幅$\left({\hat w}_0\right)$，电流片演变的特征速率$\left(1/τ\right)$，和Lundquist数$\left(S\right)$。它们不是简单的幂律，而是与$S^α τ^β \left[\ln f(S,τ,{\hat w}_0)\right]^σ$成正比。详细的动态的不稳定性也阐明，并示出包括一段时间的静止，然后在短时间尺度上突然增长。
2017-03-15 astro-ph.HE astro-ph.SR math-ph
Magnetic Reconnection and Hot Spot Formation in Black Hole Accretion Disks
由于电流片中的磁重联而形成的热点或等离子体团，被用来为我们银河系中心的黑洞Sgr A* 频繁的X射线和近红外耀斑提供动力。目前还不清楚黑洞吸积盘中电流片是如何、在何处以及何时形成的。我们进行轴对称广义相对论电阻磁流体力学模拟模型的重联和等离子体团形成的吸积流的范围。电流片和等离子体团是普遍存在的特征，它们的形成与盘中的初始磁场、吸积准稳态阶段的磁化强度以及黑洞的自旋无关。在10史瓦西半径从事件视界，我们观察等离子体团形成，之后，他们可以合并，增长到宏观尺度的顺序的几个史瓦西半径，并最终平流沿射流的鞘或进入磁盘。大的等离子体团通过重连被激发到相对论温度，并有助于喷流的边缘增亮。我们发现，只有热点形成的磁制动盘可以潜在地解释能量的Sgr A* 耀斑。耀斑的周期是由重联率，我们发现在所有情况下，在0.01 c和0.03 c之间，与孤立的哈里斯型电流片重联研究一致。我们量化的磁耗散和非理想的电场，可以有效地注入非热粒子。我们表明，显式电阻率允许收敛的数值解，这样的电磁能量的演化和耗散成为独立的网格尺度的极端分辨率在这里考虑。
2020-09-07 astro-ph.HE gr-qc 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
Hall-mediated magnetic reconnection and onset of plasmoid instability
我们调查的霍尔效应的作用，在电流片的演变和发病的二次撕裂（等离子体）不稳定性的不可压缩电阻霍尔磁流体力学（MHD）的框架。所考虑的模型是泰勒问题的一个无力修正。因此，本文的第一部分致力于详细分析研究撕裂稳定无力磁位形中的Hall-MHD强迫磁重联。然后，在第二部分中，这些结果被用来研究何时以及如何等离子体团不稳定性可以在这个过程中发展。
2017-04-21 physics.plasm-ph
Formation of Plasmoid Chains in Magnetic Reconnection
本文对电阻性磁流体动力学中磁重联现象进行了详细的数值研究，研究对象是以前无法得到的非常大的伦德奎斯特数（$10^4\le S\le 10^8$）。大纵横比的斯威特-帕克电流片被证明是不稳定的超阿尔文快速形成的等离子体（磁岛）链。等离子体团数按$S^{3/8}$标度，线性阶段的不稳定性增长率按$S^{1/4}$标度，与Loureiro等人的理论一致[Phys. Plasmas { \bf 14}，100703（2007）]。在非线性状态下，等离子体团继续以比它们被喷射的速度更快的速度生长，并完全破坏重连层。这些结果表明，高伦德奎斯特数重联是固有的时间依赖性，因此要求大幅修订标准的斯威特帕克准静态图片$S>10^4$。
2009-03-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulent Plasmoid Reconnection
等离子体团不稳定性可能导致通过长电流片（CS）的快速磁重联。众所周知，大雷诺数的等离子体容易成为湍流。我们解决的问题是否湍流增强的等离子体团不稳定电流片的能量转换率。我们进行适当的数值MHD模拟，但同时解决相关的大尺度（平均）场和相应的小尺度，湍流，数量通过直接数值模拟（DNS）是不可能的。因此，我们利用亚网格尺度（SGS）湍流模型研究了小尺度湍流对大尺度MHD过程的影响。我们验证了我们的SGS模型的适用性，然后用它来研究湍流对等离子体团不稳定性的影响。我们开始与哈里斯型和无力CS平衡在垂直于重联平面的方向上的一个有限的引导场的存在下的模拟。我们使用DNS的结果来研究等离子体团不稳定性的增长。能量和交叉螺旋度由于湍流获得的平均场的高斯滤波公式从雷诺平均湍流模型。研究了湍流对等离子体团不稳定性重联率的影响。为了验证SGS模型的预测，电动势（${\bf\cal{E}}$）计算通过过滤获得的粗数据，并与SGS模型进行比较。相对于引导场方向的对称性破坏导致湍流螺旋度，这减小了表观湍流电阻率的影响。引导场等离子体团重联的重联率降低归因于与湍流相关的不同物理效应之间的平衡。
2016-05-02 physics.plasm-ph
Hall magnetohydrodynamic reconnection in the plasmoid unstable regime
一组约化的霍尔磁流体动力学（MHD）方程被用来评估大纵横比电流片的稳定性等离子体团（二次岛）的形成。在该分析中，重新连接由电阻率驱动，其发生在电阻趋肤深度$d_η\equiv S_L^{-1/2} \sqrt{L v_A/γ}$处，其中$S_L$是伦德奎斯特数，$L$是电流片的长度，$v_A$是阿尔文速度，并且$γ$是生长速率。对最近的电阻MHD分析的修正[N.] F. Loureiro，A. A. Schekochihin和S. C. Cowley，Phys.等离子体{ \bf 14}，100703（2007）]在碰撞足够弱使得$d_η$短于离子趋肤深度$d_i \equiv c/ω_{pi}$时产生。次级岛在这种霍尔MHD制度中生长得更快：与电阻性MHD中的$S_L^{1/4} v_A/L$和$S^{3/8}$相比，最大生长速率缩放为$(d_i/L)^{6/13} S_L^{7/13} v_A/L$，等离子体团的数量缩放为$(d_i/L)^{1/13} S_L^{11/26}$。
2011-08-16 physics.plasm-ph
Plasmoids formation during simulations of coaxial helicity injection in the National Spherical Torus Experiment
在没有任何预先存在的不稳定性的情况下，通过模拟在大规模环形聚变等离子体中首次预测了细长的Sweet-Parker电流片的形成和向等离子体团不稳定性的转变。通过对美国国家球形环实验（NSTX）中的瞬态同轴螺旋注入（CHI）实验的电阻MHD模拟，证实了等离子体团不稳定性，并与理论一致地观察到了等离子体团不稳定性的基本特征，包括快速重联率。受模拟的启发，实验相机图像已被重新访问，并建议在NSTX中存在重新连接的等离子体团。这里观察到的全球系统大小的等离子体团形成也应该对天体物理学的重连有很强的影响，例如快速爆发的太阳事件。
2022-03-30 physics.plasm-ph physics.space-ph
Physical Conditions in the Reconnection Layer in Pulsar Magnetospheres
旋转脉冲星的磁层自然会在光柱（LC）之外形成电流片。在这个电流片中的磁重联不可避免地在几个LC半径内耗散了脉冲星自旋下降功率的非平凡部分。我们开发了一个基本的物理图片重联在这种环境中，并讨论其影响所观察到的脉冲γ射线发射。我们认为，重联收益在等离子体团占主导地位的制度，通过多个二级岛/通量绳的层次链。等离子体团间重连层受到强烈的同步加速器冷却，导致显著的等离子体压缩。使用这些电流层的压力平衡的条件下，由磁能量耗散和同步辐射冷却，安培定律之间的平衡加热，我们得到简单的估计层的关键参数-温度，密度和层厚度。在赤道电流片外的相对论脉冲星风的同动坐标系中，这些基本参数由上游重联磁场的强度唯一确定。对于蟹状星云脉冲星的情况，我们发现它们分别是10 GeV，$10^{13} cm^{-3}$和10 cm的量级。在考虑了脉冲星风引起的体多普勒增强后，来自重连电流片的同步辐射和逆康普顿辐射可以分别解释观测到的脉冲高能（GeV）和VHE（~100 GeV）辐射。此外，我们认为，快速的相对运动的次级等离子体团的等级链可能有助于产生脉冲星射电辐射。
2012-10-11 astro-ph.HE physics.plasm-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
Fragmentation of electric currents in the solar corona by plasma flows
我们考虑一个磁结构组成的拱状结构和一个分离的等离子体团，从磁重联过程中产生的，是典型的发现与太阳耀斑。我们研究了剪切和涡旋等离子体流引起的自发电流碎裂。应用精确解析变换方法计算了非线性稳态MHD方程的自洽解。不可压缩场向流动的假设意味着Alfven马赫数和质量密度在场线上都是常数。我们首先计算非线性MHS平衡的帮助下的刘维方法，模拟的情况下，太阳爆发耀斑配置等离子体团和耀斑拱廊。然后构造了一个马赫数剖面，描述了沿开放磁场线的上升流，并实现了等离子体团内部的涡流。这个马赫数分布用于将MHS平衡映射到稳态平衡。我们发现，当前的碎片发生在我们的配置中的不同位置。需要阿尔芬马赫数的陡梯度，这意味着剪切流对MHS电流片的电流放大和偏转的强烈影响。沿外分界线出现新月状或环状结构，上下等离子体团之间出现蝴蝶结构，强电流峰靠近下边界。在上部等离子体团上施加一个内在的小尺度结构会导致等离子体团的强烈碎裂。因此，电流片和等离子体团的碎裂是MHD理论的固有性质。从MHS到MHD稳态的转换提供了等离子体加热和粒子加速所需的精细结构，以及耗散事件中通常与耀斑和日冕物质抛射中的磁重联过程有关的大量等离子体流。
2013-06-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Triggering tearing in a forming current sheet with the mirror instability
我们使用混合动力学粒子模拟方法研究了磁化、无碰撞、高β等离子体中电流片（CS）随时间的形成和演化。一个初始撕裂稳定的哈里斯片冻结成一个持续驱动的不可压缩流，使其特征厚度逐渐减少的时间。随着CS变薄，重连场的强度增加，并且流入流体元素中的绝热不变性产生具有过量垂直压力的场偏置压力各向异性。在大的等离子体β，这种各向异性激发镜的不稳定性，这使离子拉莫尔尺度上的重连场变形，并大大降低了CS的有效厚度。撕裂模式的波长与镜子的波长相当，然后变得不稳定，触发更小规模的重联，并在更早的时间比会发生的，如果变薄CS保留其哈里斯轮廓。一种新的方法，用于识别和跟踪X点的介绍，产生的X点分离，最初是在上游等离子体中的垂直和平行的镜面波长之间的中间。这些镜像刺激撕裂模式最终增长和合并产生的CS厚度相媲美的岛宽度，结果，我们验证了在一系列的CS形成时间尺度和初始CS宽度。我们的研究结果可能会发现他们最直接的应用在撕裂破坏的磁褶皱产生的湍流发电机在弱碰撞，高β，天体物理等离子体。
2022-02-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Plasmoid Instability in High-Lundquist-Number Magnetic Reconnection
近年来，我们对电阻磁流体力学中磁重联的认识发生了根本性的变化。传统观点认为，在层流高伦德奎斯特（$S$）等离子体中，由电阻率介导的磁重联是缓慢的，受到Sweet-Parker理论预测的重联率的缩放的限制。然而，最近的研究表明，当$S$超过一个临界值$\sim10^{4}$时，Sweet-Parker电流片不稳定到超阿尔夫文等离子体团不稳定性，线性增长率与$S^{1/4}$成比例。在充分发展的统计稳态的二维电阻磁流体动力学模拟，归一化的平均重联率约为0.01，几乎独立于$S$，和分布函数$f(ψ)$的等离子体磁通量$ψ$遵循幂律$f(ψ)\simψ^{-1}$。当包含霍尔效应时，等离子体团不稳定性可能触发霍尔重联的发生，即使不满足传统的发生判据。丰富多样的可能的重联动力学组织在一个相图的框架。
2013-02-08 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
