实验室研究人员对重联产生的高速流湍动研究取得重要进展
流体的湍动是在自然界中常见的现象。人们对湍动研究的兴趣一方面是出自实际应用对湍动控制和预报的需求，另一方面来自数学求解N-S方程的巨大挑战。在经典流体（气体或液体）的湍动理论中，涡是湍动的基本元素。涡的出现会改变流的性质和大尺度上流的结构。一旦湍动发展起来，流体中其他的过程都会被压制，取而代之以由涡串级过程(大涡向小涡过渡)决定的能量耗散、扩散、和热传输过程。
目前为止，等离子体(磁流体)湍动的研究主要聚焦在动力学阿尔芬波(KAW)湍动理论。涡场在等离子体湍动的研究中基本被忽略。一个重要的原因在于缺乏有效的涡测量手段。涡量的探测需要至少四颗卫星才能实现。四点联合探测的MMS卫星首次实现了在空间等离子体环境中涡量的测量（之前同样四颗卫星组成的Cluster星座由于HIA/C2的故障导致只有三点有效探测）。
实验室王赤院士团队的张灵倩副研究员利用MMS卫星对磁尾等离子体片中重联产生的高速流期间的涡场进行了细致的分析和研究[Zhang et al., 2019] 这是空间探测首次对等离子流动中涡场的直接测量。观测证实了高速等离子体流动中大尺度涡场的存在。这开启了等离子体流中涡湍动的研究序幕
最近，我们进一步对高速流涡场的各向异性进行了观测和理论研究[Zhang et al., 2020]。观测结果揭示了高速流内部的涡场有明显的各向异性。涡量主要分布在垂直磁力线方向。理论分析表明在磁化的等离子体中，涡场有两个来源。一个是速度剪切引起的垂直。这和经典流体中的涡理论一致。速度剪切引起的涡场主要在垂直磁力线方向。另一个是磁场的梯度。磁场梯度引起的涡场主要在平行磁力线方向。磁场梯度引起的平行涡量是等离子体特有的现象，显示了磁场在涡场产生和演化的作用。
文章链接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2020JA028255
图一：高速流内部涡场各向异性的统计直方图
图二：平行涡量和垂直涡量的功率谱对比：
Panel A is the spectrum from 08:17 to 08:40 UT on 06 July，2017.
Panel B is the spectrum from 05:32 to 05:43 UT on 25 June，2017.
