磁流体动力湍流调节许多天体物理系统（包括太阳大气）中从大尺度到小尺度的能量转移。半个多世纪以来，人们普遍认为，太阳大气等湍流等离子体中的能量级联是由 MHD 波相互作用控制的。
在一项新研究中，美国能源部 (DOE) 的科学家 普林斯顿等离子体物理实验室 (PPPL) 发现了一个先前隐藏的加热过程，有助于解释“日冕”为何比地球温度高得多 太阳表面 发出它的。
通过使用 200 亿小时的计算机时间进行有史以来最大规模的模拟，科学家们可以揭示这一过程。他们的直接数值模拟首次在 3D 空间中识别出这种加热机制。
PPPL 和普林斯顿大学的物理学家 Chuanfei Dong 表示： “当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下发生的过程。”
这个被称为磁重联的过程是其秘密成分，它会猛烈地分裂和重新结合等离子体（构成太阳大气的电子和原子核汤）中的磁场。董的模型证明了这一点 磁场 线路重新连接，将大范围的混沌能量转化为小范围的内能。由于湍流能在微小尺度上有效转换为热能， 电晕 被有效加热。
董说， “想象一下在咖啡中加入奶油。奶油滴很快就变成了螺旋和细长的卷发。类似地，磁场形成薄薄的电流片，由于磁重联而破裂。该过程促进了能量从大规模到小规模的级联，使得该过程在 湍流日冕 比之前想象的要多。”
“当重新连接过程很慢而湍流级联很快时，重新连接不会影响跨尺度的能量转移。但是，当重新连接速率快到足以超过传统的级联速率时，重新连接可以更有效地将级联推向小规模。”
“它通过破坏和重新连接磁场线来产生称为等离子体团的小扭曲线链来实现这一点。这改变了半个多世纪以来人们对湍流能量级联的理解。新发现将能量传输速率与能量传输速度联系起来 等离子体团 生长，增强从大尺度到小尺度的能量转移，并在这些尺度上强烈加热日冕。”
最近的发现显示了一个类似日冕的磁雷诺数的状态，其空前大。巨大的数字表征了湍流级联的高能量传递率。磁雷诺数增加得越高，重新连接驱动的能量转移就越有效。
该模拟是此类模拟之一，已在 NASA 高级超级计算 (NAS) 设施中使用了超过 200 亿个计算机 CPU。
PPPL 物理学家阿米塔瓦·巴塔查尔吉 (Amitava Bhattacharjee) 是普林斯顿大学天体物理学教授，负责监督这项研究， 说过, “这项数值实验首次提供了无可争议的证据，证明了先前未被发现的由等离子体团生长控制的湍流能量级联范围的理论预测机制。”
“这一发现对不同尺度的天体物理系统的影响可以通过当前和未来的航天器和望远镜来探索。解开跨尺度的能量传递过程对于解决关键的宇宙之谜至关重要。”
杂志参考：
- 董传飞等人。磁流体动力湍流中重新连接驱动的能量级联。 科学进展。 DOI： 10.1126/sciadv.abn7627
