乱流ダイナモにおけるテアリング不安定性と電流シート破壊【JST・京大機械翻訳】

Galishnikova Alisa K.; Kunz Matthew W.; Schekochihin Alexander A.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202215789165620 整理番号：22P0276917

乱流ダイナモにおけるテアリング不安定性と電流シート破壊【JST・京大機械翻訳】

Tearing instability and current-sheet disruption in the turbulent dynamo

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発行年： 2022年01月19日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年10月13日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

伝導プラズマ中の乱流は,乱流,あるいは小規模,ダイナモとして知られる,シード磁場を増幅できる。関連する成長速度と緊急磁場形状は,プラズマの材料特性,特にReynolds数Re,磁気Reynolds数Rm,およびそれらの比Pm|ΔRm/Reに敏感に依存する。Pm>1では,増幅磁場は次第に折りたたみ構造に配置され,抵抗尺度で方向反転し,流れ場は流れのより大きなスケールで湾曲した。平均磁気エネルギーが流体運動で近似的等分配になるので,この折りたたみ構造は持続すると考えられる。Athena++コードを用いた解析理論と高分解能MHDシミュレーションを用いて,これらの磁気折畳みは,Rmrsim10 ̄4とRersim10 ̄3のダイナモの非線形段階中に引き裂きに不安定になることを示した。Rm-およびPm-依存引裂きスケールは,折りたたみが破壊され,理論的に予測され,シミュレーションで測定された特性場-反転スケールと良く整合することが分かった。テアリングによる折りたたみの破壊は粘性対抵抗散逸の比率を増加させる。飽和状態では,磁気-エネルギースペクトルは,引裂き媒介Alfv’enic乱流に対して予測されたそれと一致する傾斜へのサブテアリングスケール急勾配を示した。そのスペクトルピークは抵抗スケールに無関係であり,流れの駆動スケールに匹敵し,一方,磁気エネルギーは,引き裂きによって磁場反転スケールに広がる広範囲のスケールに存在する。乱流ダイナモの飽和状態における大規模磁気コヒーレンスの程度の出現は,銀河クラスタと最近の実験室実験での磁場変動の観測と一致する可能性がある。【JST・京大機械翻訳】

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電磁流体力学

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