WikiEdge:ArXiv速递/2025-05-14

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Carole（留言 | 贡献）2025年5月17日 (六) 12:03的版本 （Updated page by Carole）
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摘要

  • 原文标题：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文标题：三维霍尔-磁流体湍流的多样性研究
  • 发布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分类：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文链接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我们针对三种磁普朗特数（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三维霍尔磁流体力学（3D HMHD）等离子体湍流衰减现象，开展了广泛的伪谱直接数值模拟（DNS）。这些模拟旨在揭示3D HMHD湍流统计特性对$Pr_m$的依赖性，并阐明三个特征尺度——动能与磁耗散长度尺度$\eta_u$、$\eta_b$以及离子惯性尺度$d_i$（低于该尺度时霍尔效应显现）之间的微妙相互作用。这种相互作用通过涡度和电流密度模量的等值面图可定性观察，并分别通过动能谱$E_u(k)$和磁能谱$E_b(k)$得到清晰呈现。我们发现两个不同的惯性区：在第一惯性区$k<k_{i}\sim1/d_i$中，无论$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现与Kolmogorov型$-5/3$标度一致的幂律分布；而在第二惯性区$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的标度行为取决于$Pr_M$——当$Pr_{m}=0.1$时谱指数为$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$时则为$-11/3$。我们进一步通过理论推导证明：当$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，当$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，且DNS结果与理论预测相符。此外，我们还分析了导致离子回旋波或哨声波分别占主导地位的场左旋与右旋涨落现象。

摘要

  • 原文标题：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文标题：闭合形式月球卫星轨道的全解析传播算法
  • 发布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分类：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文链接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：摘要：我们提出了一种完全解析的月球人造卫星轨道传播器，在包含月球引力和第三体作用的模型中具有足够精度，适用于广泛的实际应用场景。该引力模型整合了12个最重要的月球引力谐波项以及地球四极潮汐项，并精确描述了地月历表，其精度可与更复杂的半解析传播器SELENA[6]相媲美，适用于300至3000公里高度的卫星轨道。通过本文解析理论的公式，可便捷地纳入更完整引力模型的附加项。该理论基于哈密顿正则形式的闭式解，推导出运动方程长期项的近似解析解，包含两种要素变换：从瞬时根数到平根数（如[6]），以及从平根数到本征根数。在本征根数下的解是平凡的，通过上述变换的逆运算，无需数值传播即可根据初始时刻$t_0$的瞬时根数条件，解析获得任意时刻t的卫星位置和速度。该传播模型在数十年时间跨度内有效，适用于所有不会坠入月球表面的初始条件（除已识别的、对应卫星长期频率与地月轨道长期频率通约的薄共振带外）。我们在代码库[14]中提供了实现该传播器的开源Python程序和符号计算例程，并报告了与笛卡尔坐标下全数值轨道传播的精度对比测试。

摘要

  • 原文标题：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文标题：闭式月球卫星轨道全解析传播模型
  • 发布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分类：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文链接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：我们提出了一种完全解析的月球人造卫星轨道传播器，在包含月球引力和第三体作用的模型中具有足够精度，适用于广泛的实际应用场景。该引力模型整合了12个最重要的月球引力谐波项以及地球四极潮汐项，并精确描述了地月历表，其精度与更复杂的半解析传播器SELENA[6]相当，适用于300至3000公里高度的卫星轨道。通过本文解析理论提供的公式，可便捷地纳入更完整引力模型的附加项。该理论基于哈密顿正则形式的闭式近似解析解，推导运动方程长期项的解法，包含两种要素变换：从瞬时根数到平根数（如[6]），以及从平根数到本征根数。在本征根数下的解是平凡的，通过上述变换的逆运算，无需数值传播即可根据初始时刻$t_0$的瞬时根数条件解析获得任意时刻t的卫星位置和速度。该传播模型有效期达数十年，适用于所有不会撞击月球表面的初始条件（除已识别的、对应卫星长期频率与地月轨道长期频率通约的薄层共振区外）。我们在代码库[14]中提供了实现该传播器的开源Python程序和符号计算例程，并报告了与笛卡尔坐标下全数值轨道传播的精度对比测试结果。

摘要

  • 原文标题：Uncovering the Varieties of Three-dimensional Hall-MHD Turbulence
  • 中文标题：揭示三维霍尔-MHD湍流的多样性
  • 发布日期：2025-05-14 16:30:22+00:00
  • 作者：Pratik Patel, Sharad K Yadav, Hideaki Miura, Rahul Pandit
  • 分类：physics.space-ph, physics.plasm-ph
  • 原文链接：http://arxiv.org/abs/2505.09537v1

中文摘要：我们针对三种磁普朗特数（$Pr_{m}=0.1$、$1.0$ 和 $10.0$）下的三维霍尔磁流体力学（3D HMHD）等离子体衰变湍流开展了广泛的伪谱直接数值模拟（DNS）。这些模拟旨在揭示3D HMHD湍流统计特性对$Pr_m$的依赖性，并展现三个特征尺度（动能耗散尺度$\eta_u$、磁耗散尺度$\eta_b$以及离子惯性尺度$d_i$）之间的微妙相互作用——在$d_i$尺度以下可观察到霍尔效应的显现。通过涡度和电流密度模量的等值面图可定性观察到这种相互作用，而动能能谱$E_u(k)$与磁能能谱$E_b(k)$则清晰地量化了这一现象。研究发现存在两个不同的惯性区：在第一惯性区$k<k_{i}\sim1/d_i$中，无论$Pr_m$取值如何，$E_u(k)$和$E_b(k)$均呈现符合Kolmogorov型$-5/3$标度的幂律分布；在第二惯性区$k > k_{i}$中，$E_b(k)$的标度行为取决于$Pr_M$——当$Pr_{m}=0.1$时谱指数为$-17/3$，而$Pr_{m}=1$和$10$时则为$-11/3$。理论分析表明：$Pr_m \ll 1$时$E_u(k) \sim k^2 E_b(k)$，$Pr_m \gg 1$时$E_b(k) \sim k^2 E_u(k)$，模拟结果与理论预测一致。此外，我们还研究了导致离子回旋波与哨声波分别占主导地位的左旋与右旋场涨落。

摘要

  • 原文标题：Fully analytical propagator for lunar satellite orbits in closed form
  • 中文标题：闭合形式月球卫星轨道的全解析传播算法
  • 发布日期：2025-05-14 09:29:41+00:00
  • 作者：Rita Mastroianni, Edoardo Legnaro, Christos Efthymiopoulos
  • 分类：astro-ph.EP, astro-ph.IM, math-ph, math.MP
  • 原文链接：http://arxiv.org/abs/2505.09241v1

中文摘要：我们提出了一种完全解析的月球人造卫星轨道传播器，在包含月球引力和第三体作用的模型中具有足够精度，可满足广泛实际应用需求。该引力模型整合了12个最重要的月球引力谐波项以及地球四极潮汐项，并精确描述了地月历表，其精度与更复杂的半解析传播器SELENA[6]相当，适用于300至3000公里高度的卫星轨道。通过本文解析理论公式，可便捷地纳入更完整引力模型的附加项。该理论基于哈密顿正则形式的闭式近似解析解，推导运动方程长期项的解法，包含两种要素转换：从瞬时要素到平均要素（如[6]），以及从平均要素到本征要素。在本征要素框架下问题求解简化为直接计算，通过上述转换的逆过程，无需数值传播即可根据初始时刻$t_0$的瞬时要素条件，解析获得任意时刻t的卫星位置与速度。该传播模型有效期达数十年，适用于所有不会撞击月表的初始条件（除特定薄层共振区外，这些区域对应卫星长期频率与地月轨道长期频率的通约关系）。我们在代码库[14]中提供了实现该传播器的开源Python程序和符号计算例程，并报告了与笛卡尔坐标全数值轨道传播的精度对比测试结果。

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