WikiEdge:ArXiv速遞/2025-05-14
摘要
- 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
- 中文標題：三維霍爾-磁流體湍流的多樣性研究
- 發佈日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
- 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
- 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
- 原文連結：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1
中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體力學（3D HMHD）等離子體湍流衰減現象，開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並闡明三個特徵尺度——動能與磁耗散長度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$（低於該尺度時霍爾效應顯現）之間的微妙相互作用。這種相互作用通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察，並分別通過動能譜$E_u(k)$和磁能譜$E_b(k)$得到清晰呈現。我們發現兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現與Kolmogorov型$-5/3$標度一致的冪律分佈；而在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。我們進一步通過理論推導證明：當$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，當$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，且DNS結果與理論預測相符。此外，我們還分析了導致離子迴旋波或哨聲波分別佔主導地位的場左旋與右旋漲落現象。
摘要
- 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
- 中文標題：閉合形式月球衛星軌道的全解析傳播算法
- 發佈日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
- 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
- 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
- 原文連結：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1
中文摘要：摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球引力和第三體作用的模型中具有足夠精度，適用於廣泛的實際應用場景。該引力模型整合了12個最重要的月球引力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度可與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相媲美，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論的公式，可便捷地納入更完整引力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式解，推導出運動方程長期項的近似解析解，包含兩種要素變換：從瞬時根數到平根數（如[6]），以及從平根數到本徵根數。在本徵根數下的解是平凡的，通過上述變換的逆運算，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時根數條件，解析獲得任意時刻t的衛星位置和速度。該傳播模型在數十年時間跨度內有效，適用於所有不會墜入月球表面的初始條件（除已識別的、對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率通約的薄共振帶外）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程，並報告了與笛卡爾坐標下全數值軌道傳播的精度對比測試。
摘要
- 原文標題：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
- 中文標題：閉式月球衛星軌道全解析傳播模型
- 發佈日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
- 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
- 分類：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
- 原文連結：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1
中文摘要：我們提出了一種完全解析的月球人造衛星軌道傳播器，在包含月球引力和第三體作用的模型中具有足夠精度，適用於廣泛的實際應用場景。該引力模型整合了12個最重要的月球引力諧波項以及地球四極潮汐項，並精確描述了地月曆表，其精度與更複雜的半解析傳播器SELENA[6]相當，適用於300至3000公里高度的衛星軌道。通過本文解析理論提供的公式，可便捷地納入更完整引力模型的附加項。該理論基於哈密頓正則形式的閉式近似解析解，推導運動方程長期項的解法，包含兩種要素變換：從瞬時根數到平根數（如[6]），以及從平根數到本徵根數。在本徵根數下的解是平凡的，通過上述變換的逆運算，無需數值傳播即可根據初始時刻$t_0$的瞬時根數條件解析獲得任意時刻t的衛星位置和速度。該傳播模型有效期達數十年，適用於所有不會撞擊月球表面的初始條件（除已識別的、對應衛星長期頻率與地月軌道長期頻率通約的薄層共振區外）。我們在代碼庫[14]中提供了實現該傳播器的開源Python程序和符號計算例程，並報告了與笛卡爾坐標下全數值軌道傳播的精度對比測試結果。
摘要
- 原文標題：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
- 中文標題：揭示三維霍爾-MHD湍流的多樣性
- 發佈日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
- 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
- 分類：physics.space-ph, physics.plasm-ph
- 原文連結：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1
中文摘要：我們針對三種磁普朗特數（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三維霍爾磁流體力學（3D HMHD）等離子體衰變湍流開展了廣泛的偽譜直接數值模擬（DNS）。這些模擬旨在揭示3D HMHD湍流統計特性對$Pr_m$的依賴性，並展現三個特徵尺度（動能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及離子慣性尺度$d_i$）之間的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可觀察到霍爾效應的顯現。通過渦度和電流密度模量的等值面圖可定性觀察到這種相互作用，而動能能譜$E_u(k)$與磁能能譜$E_b(k)$則清晰地量化了這一現象。研究發現存在兩個不同的慣性區：在第一慣性區$k<k_{i}\sim1/d_i$中，無論$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈現符合Kolmogorov型$-5/3$標度的冪律分佈；在第二慣性區$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的標度行為取決於$Pr_M$——當$Pr_{m}=0.1$時譜指數為$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$時則為$-11/3$。理論分析表明：$Pr_m \ll 1$時$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$時$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模擬結果與理論預測一致。此外，我們還研究了導致離子迴旋波與哨聲波分別佔主導地位的左旋與右旋場漲落。