物理学 > 等离子体物理
[提交于 2021年7月31日
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标题: 三维磁重联扩展的标度理论
标题: Scaling Theory of 3D Magnetic Reconnection Spreading
摘要: 我们开发了一种基于第一性原理的尺度理论,用于描述在平面外方向具有有限范围的三维(3D)磁重联的扩展。该理论适用于存在或不存在平面外(引导)磁场的系统,以及是否存在霍尔物理效应的系统。该理论再现了有无引导磁场时已知的扩展速度和方向,在单一理论中统一了先前的知识。新结果包括:(1)如果在重联区域和非重联区域之间的界面上诱导出x线,则重联会在特定方向上扩展,这由流出方向的电场平面外梯度控制。(2)对于反平行无碰撞重联,扩展机制是对流,这是已知的,但对于引导磁场重联,其机制是磁场弯曲。我们通过三维双流体和电阻磁流体动力学模拟验证了该理论。(3)该理论解释了为什么电阻磁流体动力学中的反平行重联不会扩展。(4)模拟区域的长宽比,与自由磁能相关,会影响在固定x线长度下重联是扩展还是对流。(5)我们进行了一项模拟,使用压力脉冲而非磁场扰动来启动反平行无碰撞重联,发现扩展情况不变,而不是如之前所建议的以磁声速扩展。这些结果提供了一个理论框架,用于理解在此处研究的系统之外的扩展,并在包括双带太阳耀斑和地球磁层中的重联等应用中非常重要。
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