研究人员发现了一个以前不为人知的加热过程，这有助于解释为什么太阳周围被称为“日冕”的大气比发射它的太阳表面要热得多。
美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的这一发现可以改善解决一系列天体物理学难题，如恒星形成、宇宙中大规模磁场的起源，以及预测可能破坏手机服务和地球电网的爆发性空间天气事件的能力。理解加热过程对聚变研究也有意义。
第一个清晰的3D解释
PPPL和普林斯顿大学的物理学家董传飞说:“我们的直接数值模拟是第一次在3D空间中清晰地识别这种加热机制。”他通过在世界上最大的同类模拟中进行2亿小时的计算机时间来揭示这一过程。“目前的望远镜和航天器仪器可能没有足够高的分辨率来识别小尺度上发生的过程，”董说，他在《科学进展草莓丝瓜榴莲秋葵污破解下载》杂志上详细介绍了这一突破。
隐藏的成分是一种被称为磁重联的过程，它分离并猛烈地重连等离子体中的磁场，等离子体是形成太阳大气的电子和原子核的混合物。董先生的模拟揭示了磁力线的快速重连是如何将大规模的湍流能量转化为小规模的内能的。因此，湍流能量在小范围内有效地转化为热能，从而使日冕过热。
“想想在咖啡里放奶油，”董说。“奶油滴很快就变成了螺旋状和细长的卷发。类似地，磁场形成电流薄片，由于磁重联而破裂。这一过程促进了能量从大范围到小范围的级联，使这一过程在湍流的太阳日冕中比以前认为的更有效。”
他说，当重连接过程缓慢而湍流级联快速时，重连接不会影响跨尺度的能量转移。但当重连接速率快到足以超过传统的级联速率时，重连接可以更有效地将级联向小尺度移动。
它通过打破和重新连接磁场线来产生小的扭曲线链，称为等离子体。这篇论文说，这改变了半个多世纪以来被广泛接受的对湍流能量级联的理解。新发现将能量转移速率与等离子体的生长速度联系起来，增强了能量从大尺度到小尺度的转移，并在这些尺度上强烈加热日冕。
这一新发现证明了一个与太阳日冕一样具有前所未有的大磁雷诺数的体系。数值的大表征了湍流叶栅新的高能量传递速率。“磁雷诺数越高，重新连接驱动的能量传递就越有效，”Dong说，他将前往波士顿大学担任教职。
2亿小时
葫芦娃app下载汅免费下载普林斯顿大学天体物理学教授阿米塔瓦·巴塔查尔吉(Amitava Bhattacharjee)说:“川飞已经在美国宇航局高级超级计算(NAS)设施中进行了世界上最大的湍流模拟，占用了超过2亿个计算机cpu(中央处理器)。”“这一数值实验首次提供了无可争议的证据，证明了以前未发现的由等离子体生长控制的湍流能量级联范围的理论预测机制。
他在高影响力期刊《科学进展》上发表的论文完成了他从早期发表在《物理评论快报》上的2D结果开始的计算程序。这些论文构成了川飞作为普林斯顿太阳物理中心成员所做的令人印象深刻的工作的结尾，该中心是普林斯顿和PPPL的联合设施。我们非常感谢PPPL LDRD(实验室指导研究与发展)资助，促进了这项工作，并感谢NASA高端计算(HEC)计划慷慨地分配计算机时间。”
这一发现对天体物理系统在一系列尺度上的影响可以用当前和未来的航天器和望远镜来探索。该论文称，揭示跨尺度的能量转移过程对于解决关键的宇宙奥秘至关重要。
更多信息:董传飞等，磁流体湍流中的重连接驱动能量级联，科学进展(2022)。DOI: 10.1126 / sciadv.abn7627
由普林斯顿等离子体物理实验室提供
引用本文:世界上最大的湍流模拟揭示了天体物理等离子体中的能量流(2022,12月23日)，检索自2022年12月23日https://phys.org/news/lily无人机2022-12-world-largest-turbulence-simulation-unmasks.html
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