扩展双分支电流片：准稳态磁重联中的关键结构与双流体动力学机制

《Nature Communications》：Cross-scale observations of expanding bifurcated current sheets in fast magnetic reconnection

　　

摘要

磁重联是一种普遍存在的现象，它能够快速释放等离子体中的磁能，从而在太空和实验室环境中引发爆炸性事件。然而，人们对大规模等离子体中磁重联过程的理解仍然不完整。在本文中，我们发现扩展的双分支电流片（EBCS）是准稳态磁重联过程中反复出现的一种结构。EBCS是由双峰电流层构成的，它们沿着磁重联流出的边界扩展，并伴随着局部电场和强烈的离子加速现象。我们在实验室实验、地球及太阳附近的航天器观测数据以及大规模动力学模拟中都一致地观察到了这种结构。研究结果表明，EBCS源于双流体等离子体动力学过程，尤其在等离子体β值处于中等范围（0.1 < β ? 1）时更为显著（其中β表示等离子体热压与磁压的比值）。这些发现将实验室和太空观测结果与经典的Petschek模型联系了起来，同时也展示了双流体动力学如何在不同规模的系统中产生磁重联流出的现象。