在不同的剪切流下的磁重联的动力学过程

在空间与实验室等离子体中通常同时存磁场和速度流的剪切。磁场和速度流的剪切将可能分别引起撕裂模不稳定性（磁重联）和Kelvin-Helmholtz不稳定性。这两种剪切场将会对这两种不稳定性产生严重的影响。早期的研究结果表明：当剪切速度小于局地的阿尔芬速度时，剪切流对磁重联的发展在非线性阶段具有抑制作用；而剪切速度大于局地的阿尔芬速度时，在非线性阶段剪切流使磁重联的发展明显加块。最近我们研究发现当剪切速度小于局地的阿尔芬速度时，剪切流对磁重联的发展在非线性阶段并不一定是抑制作用，同样可以加速磁重联的发展。本项目将利用二维三维Hall MHD和粒子（PIC）模拟进一步深入研究不同的剪切流对磁重联的动力学过程的影响。希望通过此研究的开展揭示在不同的剪切流条件下Hall效应和粒子的动理学效应对磁重联的不同发展阶段的影响。

在空间与实验室等离子体中通常同时存磁场和速度流的剪切。磁场和速度流的剪切将可能分别引起撕裂模不稳定性（磁重联）和Kelvin-Helmholtz 不稳定性。这两种剪切场将会对这两种不稳定性产生严重的影响。早期的研究结果表明：当剪切速度小于局地的阿尔芬速度时，剪切流对磁重联的发展在非线性阶段具有抑制作用；而剪切速度大于局地的阿尔芬速度时，在非线性阶段剪切流使磁重联的发展明显加块。本项目利用Hall MHD模拟对不同的剪切流对磁重联的动力学过程的影响进行了深入研究，发现当剪切速度小于局地的阿尔芬速度时，剪切流对磁重联是否起抑制或者加速作用，主要起决于剪切流的剪切强度。另外还发现当考虑等离子体可压缩性时，亚阿尔芬剪切流可以导致在入流区产生一对或两对慢激波，此慢激波制抑剪切流对磁重联加速作用。而当剪切速度大于局地的阿尔芬速度时，这个超阿尔芬剪切流对磁重联的发展在非线性阶段可能不仅不能加速磁重联反而导致磁重联速度减慢，这主要是由于在入流区形成阿尔芬共振层。当阿尔芬共振层靠近磁场重联区时，磁场重联就会被抑制。