欧洲太阳射电天文学家协会拉扎里安(塞斯拉) 湍流重联区的流动涡度(X沿磁场的反向分量,Y垂直于电流层)
测得的光谱符合MHD湍流理论的预期
在三维稳态磁场重联中没有观察到等离子体团
信用:Lazarian等,2020 太阳耀斑,类似于许多其他天体物理高能过程,与磁重联有关
在这些事件中,磁能从其他形式的能量中转移出来,主要是热能和高能粒子
传统上,各种磁重联模型的目标是解释这种能量转移的速率
然而,耀斑只是涉及磁场重联的过程之一
如果我们想象在高导电介质中有任何复杂的运动,磁场,由于著名的阿尔芬定理(1942)而被认为冻结在流体中,应该会产生“结”的交点,这些结必须阻止流体的运动,除非磁场重联很快
高雷诺数天体物理流体中普遍存在的湍流运动是这种复杂流体运动的典型例子
拉扎利安和维什尼亚克(1999,以下简称LV99)提出的分析理论证明,三维MHD湍流可以使磁场重联加快,解决与耀斑和湍流动力学有关的问题
与三维紊流中的重联模拟有关的数值困难阻碍了紊流重联理论预测的试验进展
因此,只需要二维数值模拟的模型
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等离子体重联(洛雷罗等人,2007),变得广泛使用,并与观测相比较
随着更高分辨率的数值模拟成为可能,三维重联的测试变得可行,这种情况最近发生了变化
Lazarian等人的最新评论
(2019年,以下简称LX19)总结了在三维湍流重联领域取得的理论、数值和观测进展
2048×8982×2048比例尺的数值模拟如图1所示
大规模的模拟要求外流足够厚,使其湍流
这些模拟证明,在三维空间中,等离子体不稳定性的增长率明显小于外流的开尔文-亥姆霍兹不稳定性的增长率
因此,在三维空间中,由等离子体激元介导的磁场重联只能在重联的初始阶段,即湍流外流形成之前进行
对于给定的湍流水平,数值模拟显示了根据LV99理论所预期的重联速率
至于涉及重联的耀斑,它们在湍流重联模型中有一个自然的解释
根据该模型,磁重联水平随着湍流水平的增加而增加
物质流出量的增加增加了湍流的水平,这反过来又进一步增加了重新连接的速率
这是一个失控的过程
湍流重联理论最引人注目的预测之一是湍流流体中的通量冻结违规,这种效应也在数值上得到了成功的证明
等离子体效应的作用在文献中是一个激烈争论的问题,解释等离子体效应的模拟通常显示出比MHD极限更快的重新连接速率
在LX19中,关于等离子体效应的重要性随着湍流重联区长度的增加而降低的理论论点得到了数值模拟的支持
审查中提出的事先知情同意模拟提供的结果与MHD模拟获得的结果一致
LX19包含一系列支持湍流重联理论的观测结果
这些包括太阳观测、太阳风测量、帕克螺旋数据等
由于三维数值模拟的进展,湍流重联模型已经证明了它的有效性
这个模型有一套预测,可以通过观察来检验
对太阳重联的研究,见奇塔和拉扎里安(2019),提供了一个测试湍流重联理论预测的好方法
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