• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

惯性阿尔文湍流中的动态相位对齐

Dynamic Phase Alignment in Inertial Alfvén Turbulence.

作者信息

Milanese Lucio M, Loureiro Nuno F, Daschner Maximilian, Boldyrev Stanislav

机构信息

Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.

Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA and ETH Zurich, CH-8093 Zürich, Switzerland.

出版信息

Phys Rev Lett. 2020 Dec 31;125(26):265101. doi: 10.1103/PhysRevLett.125.265101.

DOI:10.1103/PhysRevLett.125.265101
PMID:33449762
Abstract

In weakly collisional plasma environments with sufficiently low electron beta, Alfvénic turbulence transforms into inertial Alfvénic turbulence at scales below the electron skin depth, k_{⊥}d_{e}≳1. We argue that, in inertial Alfvénic turbulence, both energy and generalized kinetic helicity exhibit direct cascades. We demonstrate that the two cascades are compatible due to the existence of a strong scale dependence of the phase alignment angle between velocity and magnetic field fluctuations, with the phase alignment angle scaling as cosα_{k}∝k_{⊥}^{-1}. The kinetic and magnetic energy spectra scale as ∝k_{⊥}^{-5/3} and ∝k_{⊥}^{-11/3}, respectively. As a result of the dual direct cascade, the generalized helicity spectrum scales as ∝k_{⊥}^{-5/3}, implying progressive balancing of the turbulence as the cascade proceeds to smaller scales in the k_{⊥}d_{e}≫1 range. Turbulent eddies exhibit a phase-space anisotropy k_{∥}∝k_{⊥}^{5/3}, consistent with critically balanced inertial Alfvén fluctuations. Our results may be applicable to a variety of geophysical, space, and astrophysical environments, including the Earth's magnetosheath and ionosphere, solar corona, and nonrelativistic pair plasmas, as well as to strongly rotating nonionized fluids.

摘要

在电子比压足够低的弱碰撞等离子体环境中,当尺度低于电子趋肤深度,即(k_{⊥}d_{e}≳1)时,阿尔文湍流会转变为惯性阿尔文湍流。我们认为,在惯性阿尔文湍流中,能量和广义动能螺旋度都呈现直接串级。我们证明,由于速度和磁场涨落之间的相位对齐角存在强烈的尺度依赖性,这两种串级是兼容的,相位对齐角的标度为(\cosα_{k}∝k_{⊥}^{-1})。动能谱和磁能谱的标度分别为(∝k_{⊥}^{-5/3})和(∝k_{⊥}^{-11/3})。由于双重直接串级,广义螺旋度谱的标度为(∝k_{⊥}^{-5/3}),这意味着随着串级在(k_{⊥}d_{e}≫1)范围内向更小尺度发展,湍流逐渐达到平衡。湍流涡旋呈现出相空间各向异性(k_{∥}∝k_{⊥}^{5/3}),这与临界平衡的惯性阿尔文涨落一致。我们的结果可能适用于各种地球物理、空间和天体物理环境,包括地球的磁鞘和电离层、日冕、非相对论性对等离子体,以及强旋转的非电离流体。

相似文献

1
Dynamic Phase Alignment in Inertial Alfvén Turbulence.惯性阿尔文湍流中的动态相位对齐
Phys Rev Lett. 2020 Dec 31;125(26):265101. doi: 10.1103/PhysRevLett.125.265101.
2
Dynamic Phase Alignment in Navier-Stokes Turbulence.纳维-斯托克斯湍流中的动态相位对齐
Phys Rev Lett. 2021 Dec 31;127(27):274501. doi: 10.1103/PhysRevLett.127.274501.
3
New Regime of Inertial Alfvén Wave Turbulence in the Auroral Ionosphere.极光电离层中惯性阿尔文波湍流的新机制。
Phys Rev Lett. 2024 Jul 26;133(4):045201. doi: 10.1103/PhysRevLett.133.045201.
4
Spectrum of magnetohydrodynamic turbulence.磁流体动力学湍流谱
Phys Rev Lett. 2006 Mar 24;96(11):115002. doi: 10.1103/PhysRevLett.96.115002. Epub 2006 Mar 20.
5
Energy partitioning constraints at kinetic scales in low- turbulence.低湍流中动力学尺度下的能量分配约束
Phys Plasmas. 2018;25(2). doi: 10.1063/1.5009158. Epub 2018 Feb 20.
6
Role of Magnetic Reconnection in Magnetohydrodynamic Turbulence.磁重联在磁流体动力学湍流中的作用
Phys Rev Lett. 2017 Jun 16;118(24):245101. doi: 10.1103/PhysRevLett.118.245101.
7
Fully Kinetic Simulation of 3D Kinetic Alfvén Turbulence.三维动力阿尔芬湍流动的全动力学模拟
Phys Rev Lett. 2018 Mar 9;120(10):105101. doi: 10.1103/PhysRevLett.120.105101.
8
Evidence for electron Landau damping in space plasma turbulence.空间等离子体湍流中的电子朗道阻尼证据。
Nat Commun. 2019 Feb 14;10(1):740. doi: 10.1038/s41467-019-08435-3.
9
Anisotropy of solar wind turbulence between ion and electron scales.太阳风湍流向离子和电子尺度的各向异性。
Phys Rev Lett. 2010 Jun 25;104(25):255002. doi: 10.1103/PhysRevLett.104.255002.
10
Multiscale Nature of the Dissipation Range in Gyrokinetic Simulations of Alfvénic Turbulence.阿尔文湍流回旋动理学模拟中耗散范围的多尺度特性
Phys Rev Lett. 2015 Jul 10;115(2):025003. doi: 10.1103/PhysRevLett.115.025003. Epub 2015 Jul 9.

引用本文的文献

1
Helical fluid and (Hall)-MHD turbulence: a brief review.螺旋流体与(霍尔)磁流体动力学湍流:简要综述。
Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2022 Mar 21;380(2219):20210087. doi: 10.1098/rsta.2021.0087. Epub 2022 Jan 31.