无碰撞空间等离子体中离子和电子通过离子回旋波和旋转间断面的能量转换

波粒相互作用是无碰撞等离子体的一个基本过程，它导致等离子体波与粒子之间的能量再分配。Luo et al. (2020) 通过对高分辨率MMS等离子体和磁场数据的分析，直接揭示了磁鞘湍流中电磁能、粒子体动能和粒子热能之间的能量交换。本工作发现:(1)离子的动能转化为电磁能量;(2)电子从电磁场中获得能量，导致观测到的电子沿平行方向加热;(3) 离子回旋波(ICW)和旋转间断面(RD)在激波后的下游鞘区重新分配离子和电子之间的能量;(4)弱可压缩性ICW湍流中，压应力张量相互作用使同种粒子之间的动能和热能重新分配。

 
电磁场离子和电子在0.1-0.5Hz内所做的功。(a)和(b)电磁场在局地和平均流参考系中对离子所做的功。(c)和(d)分别说明了在局地和平均流参考系中电磁场对离子种所做的总功(即时间积分)。(e) - (h)电磁场在局地参考系和平均流参考系中对电子所做的功和总功。两条垂直的黑色虚线限定了旋转间断面(RD)的区间。

 
在0.1-05 Hz的整个时间区间(2017年10月7日14:02:35-14:03:35)，与动力学尺度ICWs和RD相关的能量转换流程图。

论文发表：
Luo, Q., He, J., Cui, J., et al. 2020, ApJL, 904, L16, doi: 10.3847/2041-8213/abc75a