Анализ эффекта турбулентной диффузии в токовом слое солнечной вспышки
Исследователи из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук исследовали турбулентные свойства крупномасштабного токового слоя (CS) солнечной вспышки. Они количественно проанализировали скорость магнитного пересоединения, коэффициент диффузии, масштаб диссипации, амплитуду турбулентности и т. д. после появления турбулентности, вызванной тиринг-неустойчивостями. Они обнаружили, что турбулентность может эффективно увеличить ширину КС и вызвать дополнительный эффект диссипации в КС. Результаты были опубликованы в журнале Research in Astronomy and Astrophysics 31 мая.
Солнечная вспышка — одно из самых энергичных явлений в Солнечной системе, при котором до 10 32 эрг магнитной энергии высвобождается за счет магнитного пересоединения. Этот крупномасштабный токовый слой, соединяющийся со вспышкой и извергающимся магнитным жгутом, является основным местом процесса магнитного пересоединения.
Классические теории предсказывают ширину ТС, соответствующую ионному инерционному масштабу в десятки или сотни метров, в то время как многие наблюдения обнаруживают соответствующую ширину от 10 4 до 10 5 км.
Огромное расхождение может быть связано с турбулентностью, возникающей в КС. Таким образом, точная оценка диссипации энергии, вызванной турбулентностью, имеет решающее значение для понимания быстрого выделения энергии при солнечной вспышке.
В этом исследовании исследователи использовали двумерное магнитогидродинамическое численное моделирование с высоким разрешением, основанное на стандартной модели вспышки в гравитационно-стратифицированной солнечной атмосфере. Скорость магнитного пересоединения показала очевидное увеличение из-за появления тиринг-неустойчивостей.
Они обнаружили, что появление турбулентности было эквивалентно добавлению в уравнения индукции дополнительного члена диссипации, что могло резко увеличить локальную диффузию в CS. «Согласно спектральному анализу мы рассчитали связанный масштаб диссипации 100–200 км, который был намного выше, чем масштаб ионной инерции. Он соответствовал ширине CS вторичного пересоединения между сливающимися плазмоидами», — сказал Чжан Инин, первый автор исследования.
Кроме того, они рассчитали общую ширину токового покрова в 1500–2500 км, что согласуется с результатами наблюдений. Действительно, доказано, что ширина CS, часто встречающаяся в наблюдениях, соответствует шкале Тейлора из теории Бискэмпа.
« Заканчивающий скачок на вершине факельной петли может несколько увеличить амплитуду турбулентности. Коэффициент усиления связан с локальной геометрией завершающего скачка, и показано, что завершающий скачок имеет более высокую эффективность нагрева, а не передачу кинетической энергии», — сказал доктор. Е Цзин, автор-корреспондент исследования.
Это исследование освещает детали диссипативного механизма магнитного пересоединения при наличии турбулентности в солнечной вспышке .
