Force-free current sheets in the Jovian magnetodisk: the key role of electron field-aligned anisotropy
本研究考察木星磁层盘中由电子场向双向流支撑的新型近无力电流片位形，发现双向流使电子热各向异性接近火管不稳定性阈值并导致强磁场剪切，利用Juno数据揭示了其内部结构与形成机制。
2023-01-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Configuration of magnetotail current sheet prior to magnetic reconnection onset
磁尾电流片的配置决定了控制亚暴发生的磁重联特性，亚暴是地球磁层中最具活力的现象之一。静止时间电流片通常近似为由各向同性等离子体压力梯度平衡的二维（2D）磁场配置。然而，重联开始之前的电流片变薄和形成的近一维（1D）的磁场配置。在这项研究中，使用粒子模拟，我们调查的力量平衡，这样薄的电流片时，他们被等离子体流入驱动。我们证明了磁场位形从二维到一维的转变，由于形成等离子体压力nongyrotropics和揭示其起源的离子分布的nongyrotropic条款。我们表明，亚暴的发病可能是由这样的nongyrotropic电流片的不稳定性和动力学控制，从最常见的调查二维各向同性配置有很大不同的属性。
2022-03-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Thin current sheets caused by plasma flow gradients in space and astrophysical plasma
等离子体流中的强梯度在空间和天体物理等离子体中起着重要作用。典型的情况是静态等离子体平衡被等离子体流包围，这可以导致在具有不同磁拓扑的场线之间的分界线处的强等离子体流梯度，例如，行星磁层、日冕中的头盔流光，或日光层和星际介质之间的边界。在这项工作中，我们迈出了第一步，以了解这些流动的影响对发生电流片在一个稳定的状态的情况。在这里，我们集中在不可压缩的等离子体流动和二维平衡，这使我们能够找到固定的磁流体力学方程（SMHD）的解析解。首先，我们解决磁流体静力学（MHS）方程的帮助下的梯度Shafranov方程，然后我们把这些静态平衡到一个稳定的状态与等离子体流。我们特别感兴趣的是研究SMHD-平衡与强等离子体流梯度垂直于separatrices。我们发现，诱导薄电流片自然发生在这种情况下。感应电流的强度取决于阿尔文马赫数及其梯度，以及磁场。
2010-08-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron-Scale Current Sheets and Energy Dissipation in 3D Kinetic-Scale Plasma Turbulence with Low Electron Beta
本文通过SPS代码模拟低电子β条件下的三维动理学湍流，发现级联可形成电子尺度电流片，并揭示压强-应变能量耗散高度间歇且主要集中于约20%体积的电流结构中，其中约1%的电流片与磁重联相关。
2023-06-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Current Sheets and Collisionless Damping in Kinetic Plasma Turbulence
我们提出了第一个研究的形成和耗散的电流片在电子尺度上的波驱动，弱碰撞，三维动力学湍流模拟。我们调查的相对重要性耗散与无碰撞阻尼通过共振波-粒子相互作用与耗散在小尺度电流片在弱碰撞等离子体湍流。电流片形成自洽从波驱动的湍流，其填充分数是很好的相关电子加热速率。然而，模拟的弱碰撞性质必然意味着电流片不会通过欧姆耗散显著耗散。相反，通过与电子的朗道共振的无碰撞阻尼足以解释作为模拟中尺度的函数的测量的加热，而不需要显著的欧姆耗散。这一发现表明，电流片的耗散是由共振波-粒子相互作用和电流片的位置在空间上对应于增强加热的区域的可能性。
2013-06-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Revisiting the Role of Plasma Sheet Bubbles in Stormtime Energy Transport Using RCM-I
Rice University（莱斯大学）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）
本文通过粒子回溯技术研究等离子体泡对环电流增长的贡献，发现其在强风暴中贡献增加但趋于饱和，且惯性制动影响了能量传输效率。
2026-04-24 physics.plasm-ph physics.space-ph
Reconnection in a Pinch
本文提出将电流片动态pinch的一维研究扩展至三维模拟，探讨等离子体beta等参数对无碰撞等离子体中磁场重联启用机制的影响。
2023-05-18 physics.plasm-ph physics.space-ph
Instabilities in a current sheet with plasma jet
研究了等离子体喷流存在下磁流体动力学电流片的稳定性问题。电流方向垂直于电流片的法线，我们分析了两种情况：（1）电流沿磁场的反平行分量流动;（2）电流垂直于磁场的反平行分量流动。导出了一个广义方程组，并将其作为边值问题求解。对于第一种情况，我们证明了在$V_0/B_0 \lesssim 2$（其中$V_0$和$B_0$分别为射流速度和上游Alfvén速度）处的磁场作用下，流动扭折模是稳定的，并且不受电阻率的显著影响。在$V_0/B_0 \lesssim 1$处，流香肠模稳定，在有限电阻率下，流撕裂模可以过渡到流撕裂模。流撕裂模式比纯撕裂模式具有更大的增长率，但最大增长率与Lundquist数之间的标度关系保持不变。当射流垂直于磁场的反平行分量时，最不稳定的香肠模式通常是垂直的（沿着射流的波矢量），而没有引导场。但是，在有限的引导场的情况下，最不稳定的香肠模式可以是倾斜的，这取决于射流速度和引导场强度。
2022-06-07 physics.plasm-ph physics.space-ph
Upper Limit of Electron Energization in the Near-Earth Plasma Sheet during Substorm Injections
本文利用Rice Convection Model模拟磁尾电子加速过程，成功再现CIRBE立方星观测到的数MeV相对论电子谱形与能量范围，揭示了亚暴注入期间近地等离子体片电子增能的物理机制及其上限。
2025-05-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Spectropolarimetric Insight into Plasma-Sheet Dynamics of a Solar Flare
我们检查了来自CoMP仪器的分光偏振数据，这些数据是在2017年9月10日太阳西翼X8.2太阳耀斑演变期间获得的。CoMP从1074.7和1079.8 nm的Fe XIII的两条发射线捕获线性偏振光，从1.03到1.5个太阳半径。我们在这里集中在热等离子体片躺在上面的明亮的耀斑环和下面的喷射日冕物质抛射。偏振具有引人注目的和相干的空间结构，与等离子体片对齐，意想不到的小偏振。通过消去，我们发现小尺度的磁场结构是引起这种显著去极化的必要条件，并提出在重联过程中等离子体团的形成（与撕裂模式不稳定性相关）在低于6 μ m仪器分辨率的尺度上产生磁结构。我们得出结论，使用新的日冕仪进行偏振测量，例如即将到来的DKIST，将进一步加深我们对日冕中磁重联和湍流发展的理解。
2019-11-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic turbulence in the plasma sheet
小尺度的磁湍流观察到的集群航天器在等离子体片的小波估计适合检测不同的标度特性，即使在嘈杂的测量。用于此目的的谱估计受频率依赖性偏差的影响。然而，小波系数的方差匹配幂律形状的谱，这使得小波估计基本上是无偏的。磁场数据的这些标度特性似乎基本上是不稳定的和间歇的。分析了突发性整体流（BBF）和非BBF相关磁涨落的标度特性，旨在了解尺度之间的能量传递过程。小尺度（$\sim 0.08-0.3$ s）磁波动具有与大尺度（$\sim 0.7-5$ s）磁波动相同的标度指数$α\sim 2.6$，发生在BBF相关周期。在非BBF相关时期的能量转移到小尺度是不存在的，和大尺度的标度指数$α\sim 1.7$是接近Kraichnan或Iroshnikov-Kraichnan标度。磁涨落的各向异性特性既表现出尺度依赖性，也表现出尺度无关性。前者可以部分地用MHD湍流的Goldreich-Sridhar模型来解释，该模型导致Alfvénic湍流平行于平均磁场方向和涡流湍流垂直于平均磁场方向的图像。然而，其他物理机制，如横向磁结构，速度剪切，或边界效应可以有助于等离子体片湍流的各向异性特性。尺度无关的功能是有关的各向异性特性发生在一段时间的磁重联和快速尾流。
2004-11-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Resistive instabilities of current sheets in stratified plasmas with a gravitational field
Institute for Fusion Studies, Department of Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校物理系聚变研究所）；Department of Physics, Faculty of Science, Assiut University（阿西尤特大学理学院物理系）
研究了重力场中分层等离子体中电流片的电阻不稳定性，发现不利分层会增强撕裂模式的不稳定性，而有利分层则抑制重联过程。
2026-09-14 physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast Reconnection in High-Lundquist-Number Plasmas Due to Secondary Tearing Instabilities
大尺寸系统中的薄电流片超过临界值的Lundquist数是不稳定的超Alfvenic撕裂不稳定性。增长最快的不稳定性的增长率相对于伦德奎斯特数的缩放示出遵循从经典的撕裂模式的色散关系。由于这种不稳定性，该系统实现了一个非线性的重连率，似乎是弱依赖于Lundquist数，并大于Sweet-Parker率的数量级（对于考虑的Lundquist数的范围）。这种快速重联的制度似乎是可实现的动态和高度不稳定的薄电流片，而不需要电流片是湍流。
2009-09-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Reconnection in the Centre of the Near-Earth Plasma Sheet: Control by Plasma Drifts and Magnetic Flux Convection close to the Earth
磁层内的对流可以被认为是磁通量和等离子体从磁尾转移到夜侧，然后从那里对流和漂移到昼侧。在许多流体流动的情况下，下游流动（对流和漂移到向阳面）是上游流动（重新连接和流入的尾巴）的重要边界条件。近地等离子体片中的尾状通量管在重联事件之间阻挡了来自尾的流入。然而，向西漂移的高能离子（曲率和梯度漂移和ExB漂移）删除等离子体能量从近午夜造成通缩和地球流在赤道平面。(The过程可以描述为等离子体片/部分环电流的东部向西漂移。向地球的流动将磁通量和等离子体从厚的等离子体片的中心移走，并产生薄的电流片，这反过来有利于重联的开始。X线正好形成向地球流动区域的尾部。最初，重联发生的X线向地传播和磁岛的增长在其尾部一侧，因为没有尾流。随后，系统向瓣合并方向演化，X线向尾方向传播，符合尾重联的标准图像。发生流入和重联的本地时隙的东西宽度由漂移离子的东端处的等离子体能量减小的尺度长度确定。预计重联槽将跟随部分环电流东端的西向漂移。该模型似乎是一致的爆发性的整体流动，西行浪涌和许多其他观测到的亚暴的属性。
2004-12-18 physics.space-ph
Intense cross-tail field-aligned currents in the plasma sheet at lunar distances
传统上，地球磁尾的场向电流与近地侧的瞬态等离子体流和强等离子体压力梯度有关。在本文中，我们证明了一个新的场向电流系统目前在月球轨道尾部。利用$\sim60 R_E$上的两个ARTEMIS探测器对磁尾电流片的观测，统计分析了最靠近中性片的电流片结构和电流密度分布。对于我们的130个电流片交叉中的大约一半，赤道磁场分量穿过尾部（沿着主要的交叉尾部电流）对垂直压力平衡有显著的贡献。该磁场分量在赤道处达到峰值，接近交叉尾电流最大值。对于这些情况，尾电流的显著部分（具有在1- 10 nA/m $^2$范围内的强度）沿着磁场线流动（其是场对准的和交叉尾的）。我们认为，这种电流系统的发展是为了补偿粒子本身不足以抵御波瓣磁压的热压力。
2017-11-23 physics.space-ph
Pure Interchange Oscillations of Thin Filaments in an Average Magnetosphere
本文描述了薄磁丝中的甚长波长磁层波。我们考虑一个平均磁层配置与零电离层电导和计算波使用两种不同的配方：经典的交换理论和理想的MHD。本文详细阐述的经典交换理论基本上是解析的，计算起来比较简单，但不能提供很高的精度。这两种形式主义同意等离子体片，也为内磁层。本征频率的范围约为7倍，但公式通常同意互换频率和MHD频率之间的均方根差为$\sim 0.054$。经典交换理论中的压力扰动沿每条场线假定为常数，但MHD计算的沿场线的压力扰动在等离子体片中的变化范围为$\sim 30 \%$，而在内磁层中的变化范围更大。平行和垂直位移，这是非常不同的等离子体片和内磁层，表现出良好的定性协议之间的两种方法。在等离子体片中，垂直位移强烈集中在赤道平面内，而平行位移分布在远离赤道平面的大部分等离子体片中，并且可以被视为浮力波。在内磁层中，位移更正弦，更像传统的慢模式。通量管熵$PV^γ$最好地表征了波的不同形式。
2022-04-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Distribution of energetic oxygen and hydrogen in the near-Earth plasma sheet
不同离子种类的空间分布是等离子体片动力学的有用指标。在这项统计研究的基础上7年的集群观测，我们建立的空间分布的氧离子和质子的能量从274到955 keV，取决于地磁和太阳风（SW）的条件。与质子相比，高能氧的分布对地磁活动的响应具有更强的晨昏不对称性。当行星际磁场（IMF）指向南方时，氧离子在尾部等离子体片中表现出明显的加速。SW动态压力（$\mathit{P}_{dyn}$）的变化以相同的方式影响氧和质子强度。在地磁扰动、SW $\mathit{P}_{dyn}$增强和向南IMF期间，高能质子在近地黄昏侧显示出显着的强度增加，这意味着那里存在有效的感应加速机制，并且由于近地尾部磁场梯度的增加而产生强烈的黄昏漂移。在地磁扰动和SW $\mathit{P}_{dyn}$增强的情况下，观测到向阳面等离子体片中高能离子损失更高。这些观察结果与理论模型一致。
2016-06-06 physics.space-ph
Weak Alfvénic turbulence in relativistic plasmas II: Current sheets and dissipation
在黑洞吸积盘和中子星磁层中激发的阿尔文波是相对论性磁化等离子体中湍流的基石。在这些系统中可获得大量的磁能，使得即使在弱湍流状态下也可显著加热等离子体。我们进行高分辨率的三维模拟的反向传播的阿尔文波，显示出一个$E_{B_{\perp}}(k_{\perp}) \propto k_{\perp}^{-2}$能谱的发展作为一个结果的弱湍流级联在相对论磁流体力学和它的无限磁化（无力）的限制。等离子体湍流无处不在地产生电流片，这些电流片充当磁能耗散的位置。我们表明，电流片的形式作为一个自然的结果，非线性相互作用之间的反向传播阿尔文波。这些电流片的形成是由于细长的涡流的压缩，由增长的高阶模式引起的剪切驱动，并经历变薄的过程，直到它们分裂成小尺度的湍流结构。我们探讨了在重叠波和局域波包碰撞中{电流片}的形成。在天体物理系统中，局域阿尔文波的相对论相互作用既能产生阿尔文波又能产生快波，有效地介导了电磁能量的转换和耗散。等离子体在阿尔芬波相互作用过程中产生的电流片中通过重联而发生的碰撞可以解释黑洞吸积冕和中子星磁层中的X射线辐射。
2021-10-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Auroral evidence for multiple reconnection in the magnetospheric tail plasma sheet
我们目前的极光证据多，最有可能的是，小规模的重联在近地磁层等离子体片电流层在极光活动。霍尔电流作为向上和向下场对准电流的源，需要产生相应的电子通量。极光的空间秩序在一个多序列的这些通量需要假设存在几个-甚至可能-许多tailward重连网站。
2008-11-01 physics.geo-ph physics.space-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
A possible link between turbulence and plasma heating
数值模拟和实验结果表明，空间等离子体中电流片的形成与涡量增强有关。此外，在模拟中，这种结构的产生与强等离子体加热有关。在这里，我们比较了四点测量的地球磁鞘湍流的多尺度磁层任务（MMS）的流涡度和磁场curlometer与其相应的一点代理PVI（V）和PVI（B）的基础上的增量的偏方差（PVI）方法。我们表明，一点代理是足够精确的识别不仅是通用的功能，目前的床单和涡流统计，但它们的外观与等离子体加热组。将该方法进一步应用于WIND卫星在L1观测到的行星际日冕物质抛射（ICME）湍流鞘区。我们观察到电流片和涡度相关的加热在较大的群体（斑点），这到目前为止还没有被认为是在文献中的湍流数据分析。斑点代表扩展的空间区域的活动与增强的区域之间的相关性的发生条件电流和涡度，这在同一时间也与温度升高。这种加热机制与ICME激波附近的等离子体加热有很大不同，在ICME激波附近，等离子体β强烈波动，没有涡旋。所提出的方法描述了一个新的途径连接等离子体加热和等离子体湍流，它是相关的现场观测时，只有单个航天器的测量。
2021-12-01 physics.plasm-ph physics.space-ph
A Localized Burst of Relativistic Electrons in Earth's Plasma Sheet: Low- and High-Altitude Signatures During a Substorm
本研究结合MMS和ELFIN任务观测，发现地球远磁尾等离子体片在亚暴期间局部加速出强烈的3 MeV电子爆发，远超外范艾伦辐射带强度，并揭示了其高空与低空特征。
2024-11-18 physics.space-ph
Regimes of charged particle dynamics in current sheets: the machine learning approach
Space Research Institute RAS（俄罗斯科学院空间研究所）；National Research University Higher School of Economics（国立研究型大学高等经济学院）；University of California, Los Angeles（加利福尼亚大学洛杉矶分校）；Drexel University（德雷塞尔大学）
电流片是具有强等离子体电流的近一维空间局域结构。它们在储存磁场能量方面起着关键作用，它们将行星磁层、太阳风和日冕中不同的等离子体种群分开。电流片是负责等离子体加热和带电粒子加速的磁场线重联的主要区域。最有趣和最广泛观察到的一维电流片类型之一是旋转不连续性，它可以是无外力的，也可以包括等离子体压缩。这种一维电流片的理论模型是基于离子绝热运动的假设，即离子绝热不变量是守恒的。我们集中在三个电流片配置，广泛观察到在地球磁层顶和磁尾和近地太阳风。这种电流片中的磁场由瞬态离子携带的电流支持，瞬态离子仅在存在足够数量的不变量时才存在。在本文中，我们采用一种新的机器学习方法，AI庞加莱，确定参数域绝热不变量是保守的。对于所有三个电流片配置，这些域是相当狭窄的，并不涵盖整个参数范围内观察到的电流片。我们讨论了可能的解释所获得的结果表明，1D电流片是动态的，而不是静态等离子体平衡。
2022-10-30 astro-ph.EP cs.LG nlin.CD
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
Slow Shock Formation Upstream of Reconnecting Current Sheets
探讨了重连流层上游区域慢激波的形成、发展和影响。在磁流体动力学（MHD）磁重联模拟的上游区域以及{ \it kglobal}动力学宏观模拟模型的类似模拟中，慢激波已被证明。因此，它们是预热注入电流层的等离子体的候选机制，这些电流层有助于太阳耀斑中的磁能释放。特别令人感兴趣的是它们在产生耀斑中电子的热成分方面的潜在作用。在多岛重联过程中，重联电流层中磁通绳的形成和合并驱动了上游区域的等离子体流动和压力扰动。这些压力扰动变陡成慢激波，沿磁场的重联分量传播，并满足预期的朗肯-雨果尼奥跳跃条件。等离子体加热来自于冲击和平行电场的压缩，平行电场的发展是为了保持动力学系统中的电荷中性。在较低的等离子体$β$处，激波较弱，激波陡化缓慢。虽然这些上游慢冲击是内在的多岛重联的动力学，其贡献的电子加热仍然相对较小的费米反射和平行的电场，绑定的重联流出相比。
2021-12-09 physics.plasm-ph physics.space-ph
Thin current sheet formation: comparison between Earth's magnetotail and coronal streamers
磁力线重联是一个普遍的等离子体过程，它导致磁场拓扑结构的改变和磁场能量耗散转化为带电粒子的加热和加速。在许多系统中，导致磁重联的条件是由强电流薄层的重联前结构决定的--也称为薄电流片。在这项研究中，我们调查两个这样的系统：地球的磁尾和头盔流光在日华。重联前电流片的演变已在磁尾进行了深入的研究，在那里可以获得现场航天器观测;但头盔流光电流片的研究较少，由于缺乏现场观测-他们主要是研究与数值模拟和信息，可以推测从遥感仪器。两个系统表现出定性相同的行为，尽管他们有很大的不同马赫数，在日华比磁尾高得多。航天器数据（从磁尾）与数值模拟（头盔流光）的比较表明，预重联电流片变薄，在这两种情况下，主要是由等离子体压力梯度控制。两种系统的电流密度、磁场和压力梯度的标度律是相同的。我们讨论如何磁尾观测和动力学模拟可以用来提高我们的理解和建模的头盔流光电流片。
2022-05-04 physics.plasm-ph physics.space-ph
Current sheets at three-dimensional magnetic nulls: Effect of compressibility
研究了三维磁零点附近电流片形成的性质。特别关注的是对电流片的定性和定量性质的等离子体的可压缩性的效果。如在先前的论文[Pontin等人，等离子体，出版中（2007）]。结果发现，随着不可压缩极限的接近，零点的崩溃被抑制，而近似平面的电流片对准的扇平面。无论空值的脊或扇是否被剪切，情况都是如此。峰值电流和峰值重连率都降低了。的结果有关系在不可压缩等离子体中的稳态重联以前的解析解，这意味着风扇电流片的解决方案是动态访问，而脊柱电流片的解决方案是没有。
2007-04-26 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Observations of Short-Period Ion-Scale Current Sheet Flapping
在磁尾中经常观察到电流片的扭结状拍动。这种振荡的周期从几分钟到几秒，它们向等离子体片的侧面传播。在这里，我们报告了一个短周期（$T\approx25$ s）扑动事件的薄电流片观察到的磁层多尺度（MMS）航天器在黄昏侧等离子体片快速向地球的等离子体流。我们使用多航天器的时空导数和定时方法的扑动结构的特征，我们发现，波浪状的结构是沿平均电流方向传播的相速度相当于离子的速度。我们表明，振荡电流片的波长与其厚度的比例，如预期的漂移扭结模式。离子体运动与电子体运动的解耦表明电流片是薄的。我们讨论了与密度梯度相关的低杂波的存在，作为薄电流片的加宽过程。
2021-07-10 physics.space-ph
Inertial-Range Suppression and Ponderomotive Density Cavitation in Broadband Sub-Alfvénic Turbulence under Plasma Sheet Boundary Layer Conditions
Sikkim University（锡金大学）；Netaji Subhas University of Technology（内塔吉·苏巴斯技术大学）
研究通过数值模拟揭示了宽带次阿仑fein 涡流在等离子体尾部边界层条件下的自组织特性，发现惯性范围抑制和 ponderomotive 密度空洞现象。
2026-04-18 physics.plasm-ph physics.space-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
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
Radiating Current Sheets in the Solar Chromosphere
氢等离子体的MHD模型与流量，能量方程，NLTE电离和辐射冷却，欧姆定律与各向异性导电和热电效应被用来自洽地产生大气层的$50$公里的高度范围。这些解决方案的一个子集包含电流片，并具有类似的低，中色球层的属性。磁场分布接近Harris片分布，最大场强为$\sim 25-150$ G。由单个薄片发射的辐射通量$F_R$为$\sim 4.9 \times 10^5 - 4.5 \times 10^6$ ergs-cm $^{-2}$ -s $^{-1}$，与观测到的色球层发射率$\sim 10^7$ ergs-cm $^{-2}$ -s $^{-1}$进行比较。基本上所有的辐射都来自厚度为$\sim 0.5 - 13$ km的含有中性片的区域。大约一半的$F_R$来自厚度小10倍的子区域。需要分辨率$\lesssim 5-130$ m来解析图纸的属性。该片材具有总H密度$\sim 10^{13}-10^{15}$ cm $^{-3}$。在片的电离分数是$\sim 2-20$倍大，和温度是$\sim 2000-3000$ K高于周围的等离子体。焦耳热通量$F_J$比$F_R$大$\sim 4-34 \%$，在能量方程中，主要通过负的压缩热通量来平衡这种差异。质子Pedersen电流耗散产生对$F_J$的正贡献的$\sim 62-77\%$。这一贡献的其余部分是由于电子电流耗散附近的中性片…
2014-06-04 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic models of tangential discontinuities in the solar wind
在太阳风中观察到的动力学尺度电流片经常近似于无力，尽管它们的等离子体$β$是1的量级。最近的现场测量表明，等离子体密度和温度经常在整个电流片上变化，而等离子体压力近似均匀。在许多情况下，这些密度和温度变化相对于电流片的中心是不对称的。为了从理论上模拟这些观测结果，我们在本文中开发了具有等离子体密度和温度梯度的动力学尺度无力电流片的平衡。该模型也可用于分析太阳风中电流片的稳定性和耗散。
2020-01-30 astro-ph.SR physics.space-ph
A Numerical Experiment on Oscillatory Magnetic Reconnection in a Laboratory Plasma System Driven by Alternating Currents
Indian Institute of Technology (BHU)（印度理工大学（贝拿勒斯））；St Andrews University（圣安德鲁斯大学）
利用MPI-AMRVAC框架，研究交流驱动下磁零点受快磁声波扰动产生的振荡重联，发现电流片方向转变及霍尔效应引起的时滞等离子体流。
2026-06-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Generation of Alfvénic Waves and Turbulence in Reconnection Jets
考虑霍尔效应和引导磁场的影响，研究了局域体流平行于中性面时磁流体动力学线性稳定性。我们观察到三种不同的不稳定模式：“流撕裂”模式在低速流动速度，“流香肠”模式在中等流速，和“流扭结”模式在快速流动速度。流撕裂模和香肠模具有标准的撕裂模结构，在中性层中具有对称的密度波动，而扭结模具有不对称的波动。流撕裂模式的增长率随磁雷诺数的增加而减小，而香肠和扭结模式的增长率并不强烈依赖于雷诺数。当波瓣密度较低时，香肠模式和扭结模式不仅对于超阿尔夫文流动而且对于亚阿尔夫文流动都是不稳定的。这些不稳定模式的波长与等离子体片的厚度具有相同的数量级。在强引导磁场作用下，香肠模和扭结模的增长速率增强，而在弱引导磁场作用下，香肠模和扭结模的增长速率受到抑制。对于具有霍尔效应的薄等离子体片，在等离子体片上可以存在流动模式的波动。这些不稳定模可以看作是磁重联过程中等离子体片中产生Alfvénic湍流的过程之一。
2015-05-18 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic equilibrium of two-dimensional force-free current sheets
针对二维无力电流片动理学平衡研究不足的问题，通过粒子网格模拟从初始磁流体平衡弛豫，证实了二维动理学无力电流片的存在，并发现粒子速度分布从漂移麦克斯韦分布演化为稳态弗拉索夫态，为后续相关研究提供了基础。
2023-07-19 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Spatially Localized Particle Energization by Landau Damping in Current Sheets Produced by Strong Alfven Wave Collisions
理解磁化等离子体中湍流涨落的能量去除以及由此产生的等离子体组成粒子的扰动是太阳物理学和天体物理学的一个主要目标。以前的工作表明，对向传播的阿尔芬波之间的非线性相互作用-或阿尔芬波碰撞-是天体物理等离子体湍流的基本组成部分，并在强非线性极限下自然产生电流片。一个强阿尔芬波碰撞的非线性gyrokinetic模拟被用来检查阻尼的电磁波动和相关的粒子的自洽产生的电流片中发生的阻尼。一个简单的模型解释了由于无碰撞阻尼和相关的粒子阻尼所产生的能量流，以及随后通过碰撞使粒子能量热化。由平行电场包围的净粒子被示出为空间间歇性的，并且非线性演化在使空间非均匀性方面是必不可少的。使用最近开发的场粒子相关技术，我们表明，粒子共振的Alfven波在模拟中占主导地位的能量转移，最终证明朗道阻尼在空间间歇性阻尼的电磁波动和随之而来的粒子在这个强非线性模拟的阻尼起着关键作用。
2017-07-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Onset of fast "ideal" tearing in thin current sheets: dependence on the equilibrium current profile
在本文中，我们研究的标度关系的触发的快速，或“理想”，撕裂不稳定性从平衡配置相关的天体物理以及实验室等离子体不同于简单的哈里斯电流片配置。我们提出了线性撕裂不稳定性分析的平衡磁场，其中a）去到零的边界的域和b）包含一个双电流片系统（后者以前研究作为一个carnival代理的m=1扭结模式在圆柱形等离子体）。更一般地说，我们讨论的临界纵横比缩放的增长率成为独立的Lundquist数$S$，在不稳定模式的波数$k$的$Δ'$参数的依赖性。在小$k$的缩放$Δ'(k)$与$k$被发现广泛地分类不同的平衡：临界纵横比可能甚至小于$L/a \sim S^α$与$α=1/3$最初发现的哈里斯电流片，但存在一个一般的下限$α\ge1/4$。
2018-01-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Properties of the Stormtime Plasma Sheet at the Lunar Distance
Institute of Geophysics and Planetary Physics, Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系地球物理与行星物理研究所）
研究月球轨道上ARTEMIS探测器在两次磁暴事件中磁尾穿越期间收集的数据，发现磁暴恢复阶段电子温度升高，离子温度比例下降，电静态波动功率增加，推测电子能量来源可能与持续性偶发电子重联和电静态湍流有关。
2026-04-28 physics.space-ph
Electron-to-ion bulk speed ratio as a parameter reflecting the occurrence of strong electron-dominated current sheets in the solar wind
电流片是无碰撞天体物理等离子体中磁重联和能量耗散的首选位置。其中的电流可以由电子和离子携带。在我们先前对湍流等离子体中CS形成相关过程的理论研究中，我们利用完全动力学和混合代码模拟，将离子视为粒子和电子-作为无质量流体，我们发现电子主导的CS可能在离子主导的CS内部或附近形成。电子成为电流的主要载体和贡献者的能量耗散在电子为主的CS。这些磁等离子体结构代表了一种特殊类型的CS，不应该与所谓的电子尺度CS混淆。我们的模拟结果表明，这样的CSs的特点是由电子-离子体速度比Ue/Ui增加。MMS任务的理论预测和高分辨率观测表明，在离子尺度上可以看到强电子主导的CSs。因此，我们建议，应用Ue/Ui参数的太阳风数据可能会允许定位最强的电子占主导地位的CSs与一个普通的航天器的分辨率至少约为1 - 3秒。结果表明，事实上，电子占主导地位的CSs对等离子体的影响，在一段时间内观察到的安静的太阳风条件在1 AU可能与Ue/Ui的急剧变化。发现电子主导的CS被定位在附近的离子主导的CS通过磁场和等离子体参数Ue/Ui的变化，显示相同的聚类。Ue/Ui可以作为探测太阳风中CSs以及电子在其中所起作用的关键参数之一。
2022-06-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fast Ion Isotropization by Current Sheet Scattering in Magnetic Reconnection Jets
本研究利用磁层多尺度航天器数据统计分析磁重联喷流的离子分布，发现喷流中离子多呈各向异性非麦克斯韦分布，排除波动散射的主导作用，提出电流片中离子混沌与准绝热运动引发的相空间扩散是各向同性化的主要机制。
2023-07-25 physics.space-ph
Relation between current sheets and vortex sheets in stationary incompressible MHD
磁流体动力学位形具有强烈的局部电流集中和涡旋，对空间和天体物理等离子体中的能量耗散起着重要作用。在这项工作中，我们调查的电流片和涡片之间的关系，在不可压缩的，固定的平衡。对于这种方法，磁流体静力学和静态不可压缩流体力学的类似数学结构允许我们将静态平衡转化为静态平衡，这是有帮助的。这种变换的主要控制函数是阿尔芬马赫数M_A的分布，它沿着磁场线总是恒定的，但可以从一个场线到另一个场线变化。在M_A为常数的情况下，涡流和电流浓度是平行的.更有趣的是非线性的情况，其中M_A垂直于场线变化。这是边界层的典型情况，如磁层顶、日球层顶、绕着盔状流光流动的太阳风和太阳冕洞的边界。相应的海流面和涡面在某些情况下也显示出一条直线，但不是在每种情况下。对于二维的特殊密度分布，可能有流而没有涡面。考虑到小Alfven马赫数的限制，在二维场对准流中，没有强流面也可以存在涡面。如果Alfven马赫数（几乎）恒定，并且在某些边界层上密度梯度很大，则电流片可以消失。需要强调的是，所用理论不仅适用于小Alfven马赫数M_A<<1，而且适用于M_A~1。与其他理论方法和观测的联系以及空间等离子体中的物理效应。给出了流面和涡面理论研究的不同之处。
2012-03-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic reconnection in strongly magnetized regions of the low solar chromosphere
采用MHD方法模拟了2.5维多流体反应模型中部分电离等离子体，研究了太阳低层大气温度极小区附近强磁化区的磁重联.结果表明，在低$β$等离子体中，在没有磁零点的情况下，电离和中性流体流在整个重联区域中耦合良好。然而，非平衡电离-复合动力学在确定重联区域的结构中起着关键作用，与假设等离子体处于电离-复合平衡的模拟相比，非平衡电离-复合动力学导致低得多的温度升高和更快的磁重联速率。即使初始等离子体$β$与$β_0=1.46$一样高，等离子体的中性成分的电离速率也总是快于电流片区域内的复合。当重联磁场超过千高斯并且等离子体$β$低于0.0145时，初始弱电离的等离子体可以在重联区域内变得完全电离，并且电流片可以被强烈加热到$2.5\times10^4$ ~K以上，即使大部分碰撞耗散的磁能被辐射走。霍尔效应略微增加了重联率，但在没有磁零点的情况下，它不会导致显著的不对称性或将重联电流片的特性改变到米级。
2017-12-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Intermingled open and closed magnetic field lines near the radial origin of the heliospheric current sheet
本研究通过帕克太阳探测器的观测，发现日球层电流片形成区的开放与闭合磁力线在百毫秒内交织，明确两类区域的静电波特征差异并解释了成因，为理解太阳附近磁场结构提供了新观测证据。
2025-05-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron inertia effects in 3D hybrid-kinetic collisionless plasma turbulence
本研究使用无近似实现电子惯性的CHIEF代码进行3D混合动力学PIC模拟，发现电子惯性在限制电子尺度及以上的电流密度最大值并主导最强电流片电场方面起关键作用。
2023-09-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Parker Solar Probe Observations of High Plasma Beta Solar Wind from Streamer Belt
一般来说，来自流注带的慢速太阳风在穿越日球电流片（HCS）的周围形成高等离子体β赤道等离子体片，即日球等离子体片（HPS）。目前帕克太阳探测器（PSP）的观测表明，太阳附近的HCS交叉可能是完全或部分电流片交叉（PCS），它们有一些共同的特征，但也有不同的性质。在这项工作中，使用的PSP观测从遇到4到10，我们确定流光带太阳风的增强等离子体β，我们进一步使用电子俯仰角分布，以分离它到HPS太阳风，周围的整个HCS交叉和PCS太阳风，在PCS交叉附近。通过分析发现，PCS太阳风与HPS太阳风相比具有不同的特征：（1）PCS太阳风可能是非压力平衡结构，而不是磁洞结构，总压的增强主要是由于磁压降低较少; c）PCS太阳风主要由非常低的氦丰度和变化的α-质子速度差所控制。我们认为PCS太阳风可能起源于流光带深处的日冕环，并且是原始的太阳风仍然与环境太阳风积极地相互作用，因此对进一步研究慢速太阳风的加热和加速是有价值的。
2023-02-14 physics.space-ph
Electron-only magnetic reconnection in plasma turbulence
本文采用Hybrid-Vlasov-Maxwell方法模拟了在广义欧姆定律下考虑非线性电子惯性效应的磁化等离子体湍流。当波动能量被注入足够接近离子动力学尺度的尺度上时，离子有效地变得去磁，并且电子尺度的电流片在很大程度上主导了新兴电流结构的分布，与通常的情况相反，通常观察到完整的结构尺寸层次。这些电流片被证明是电子只重联（电子rec）的网站，其中通常的电子排气是不伴随离子流出，这是在定性协议与最近观察到的MMS在地球的湍流磁鞘，下游的弓激波。的电子-rec现象的一些功能被证明是一致的电子磁流体动力学的描述。模拟表明，这种制度的碰撞重联可能会发现在湍流系统中的等离子体过程，如微不稳定性和/或冲击，压倒更常见的湍流级联直接注入能量接近离子动力学尺度。
2020-07-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Reconnection in Turbulent Diluted Plasmas
本文用双流体理论研究了湍流等离子体中的磁重联事件。通过识别扩散区域，我们测量的重联率的电导率和电流片厚度的函数。我们已经发现，重联率的规模作为电流片的厚度的倒数的平方，是独立的扩散区域的纵横比，在其他分析，例如，甜帕克和Petscheck，和数值模型。此外，虽然重连率也与电导率的平方倒数成比例，但扩散区域的纵横比（其表现出$0.1-0.9$范围内的值）与后者不相关。我们的研究结果提出了一个新的磁重联率的表达式，经过实验验证，可以提供一个进一步了解的磁重联过程。
2017-03-03 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
A coronal seismological study with streamer waves
我们提出了一种新的方法来评估外日冕中沿流注等离子体片的阿尔文速度和磁场强度。该方法是基于最近的观测流注波，这被认为是快速扭结体模式进行的等离子体片结构和产生后的快速CME（日冕物质抛射）对附近的流注的影响。该模式以由两个分量组成的相速度向外传播。一个是等离子体静止系中模式的相速度，另一个是沿等离子体片流动的太阳风的速度。前者可以很好地表示为阿尔文速度外的等离子体片，根据线性波色散分析与简化的板模型的磁化等离子体。阿尔芬速度的径向分布可以通过对太阳风的速度施加约束来推导，这是通过利用在风中被动流动的拖缆斑点的测量来完成的。一旦确定了电子密度分布，就可以描述日冕磁场强度的径向分布，这是通过反演观测到的偏振亮度数据来完成的。比较第一个波谷和第二个波峰对应的诊断结果，我们发现阿尔芬速度和固定距离处的磁场强度都随时间而下降。这表明日冕物质抛射扰动日冕的恢复过程。
2010-12-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Automated identification of current sheets -- a new tool to study turbulence and intermittency in the solar wind
我们提出了一种新的方法的自动识别当前表（CS），代表了一个正式的视觉检查方法中采用的案例研究。通过分析行星际磁场（IMF）和等离子体参数的特征变化，通常可以用肉眼识别CS。已知的CS识别的视觉和半自动经验方法是准确的，但不允许CS属性的综合统计分析。现有的自动化方法部分解决了这个问题。同时，这些方法建议只分析IMF的变化及其方向。在我们的三参数经验方法中，我们采用太阳风等离子体和IMF参数来识别各种类型的CSs。使用IMF强度的导数、等离子体β和以一秒节奏取得的阿尔夫文速度VA与太阳风速度V的比率。我们发现，CS日变化率R与太阳风温度T相关，而不是与V相关，并且与动能密度和热能密度之和~ V2（N+5 N '）+10 T（N+ N'）成正比，其中N '= 2 cm ^-3是太阳风密度N的背景水平。R的最大值与流/共转相互作用区和行星际物质抛射鞘有关。可在https://csdb.izmiran.ru上找到在1 AU处确定的CS的多年列表
2021-07-24 physics.space-ph
Influence of Magnetospheric Plasma Environment on Surface Charging of the Lunar South Pole
College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学宇航学院）
研究月球南极在磁层等离子体环境下的表面充电特性，构建高保真地形模型，用有限元 - BP神经网络方案模拟充电演化，揭示地形对充电的调节作用及不同区域的电位和电场变化，为相关月球探测工作提供参考。
2026-07-16 physics.space-ph
The Breakdown of Alfven's Theorem in Ideal Plasma Flows
本文给出了理想等离子体磁通量守恒被非线性效应破坏的严格结果和物理理论。我们的分析是基于一个有效的磁流体动力学（MHD）模式在长度尺度$>\ell,$与较小的尺度消除，在重整化群方法。我们证明，通量守恒可以违反一个任意小的长度尺度$\ell,$，在没有任何非理想性，但只有当奇异电流片和涡片都存在，并相交于集足够大的尺寸。这一结果为快速湍流重联理论提供了分析支持和严格约束。在数学上，我们的定理类似于Onsager关于水动力湍流中能量耗散异常的结果。作为一种物理现象，理想磁流体中磁通量守恒的破坏类似于通过窄超导环的磁通量的衰减，由量子化磁通线的相位滑移引起。在数值MHD模拟和实验室等离子体实验中，在中等高的磁雷诺数的效果应该是可观察到的。
2006-07-09 astro-ph cond-mat.supr-con physics.plasm-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
Parker Solar Probe Observations of Compound Reconnection Exhaust Boundaries and Mirror-Mode Structures in the Near-Sun Heliospheric Current Sheet
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 and Astronomy, Dartmouth College（达特茅斯学院物理与天文学系）；Department of Climate and Space Sciences and Engineering, University of Michigan（密歇根大学气候与空间科学与工程系）；Earth, Planetary and Space Sciences, and Institute of Geophysics and Space Physics, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学及地球物理与空间物理研究所）；Department of Astrophysical Sciences, Princeton University（普林斯顿大学天体物理科学系）
帕克太阳探测器观测到日球电流片中复合重联喷嘴边界和镜模结构，揭示了重联喷嘴边界的结构及其在近日等离子体中的能量转换作用。
2026-04-28 astro-ph.SR physics.space-ph
