太阳风中亚离子尺度的磁场湍流：原位观测和数值模拟
摘要：从原位观测和混合数值模拟之间进行详细比较，研究了太阳风湍流级联从MHD到亚离子尺度的转变。特别关注磁场及其分量各向异性在聚类测量和混合2D模拟中的性质。首先，通过研究磁场分量的方差各向异性，我们讨论了离子尺度和电子尺度之间的动力学范围中波矢的角分布。考虑到太阳风中航天器的单向采样，我们的数值描述也恢复了原位观测到的涨落的主要特性。这个结果证实了亚离子尺度的太阳风湍流以围绕平均场的准2D旋进分布的k-矢量特征。然后我们考虑与湍流级联相关的磁压缩性及其从大的MHD到亚离子尺度的演变。磁场平行和垂直涨落的比值，在MHD惯性范围内通常很低，但在穿越离子尺度时显著增加，其在亚离子尺度的值仅取决于总等离子体贝塔，正如理论预测所示，对于较高的beta值，磁压缩性更高。此外，我们观察到这种增加在原位数据中从低到高的beta值呈渐进趋势，这种行为很好地被数值模拟捕捉到。原位观测和模拟中观测到的磁场压缩性水平与理论预测相当吻合，特别是在高beta值时，这表明在所探测的动力学范围内，湍流是由低频和高度倾斜的压力平衡涨落支持的，例如动力学阿尔文波或其他演变缓慢的相干结构。
作者：L. Matteini, L. Franci, O. Alexandrova, C. Lacombe, S. Landi, P. Hellinger, E. Papini, and A. Verdini
论文ID：2008.13219
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2020-09-01