O que é o número de Lundquist S?

S = v_A L/η_m mede o quanto a advecção domina a difusão magnética. Aqui η_m é a difusividade magnética em m²/s. S grande — camada fina e entrada lenta v_in ~ v_A/√S no modelo de Sweet–Parker.

Por que a reconexão é «lenta»?

Ao crescer S a camada δ/L ~ 1/√S afina, mas a entrada de fluxo exigida também cai como 1/√S — neste modelo a taxa diminui com S, ao contrário de muitos fenômenos rápidos.

A saída ao longo da camada vem da tensão magnética e é da ordem da velocidade de Alfvén v_A.

Efeito Hall, inércia dos íons, modos de ruptura da camada, turbulência tridimensional, campo longitudinal e plasmoides de Petschek.

Reconexão magnética

Modelo didático de Sweet–Parker: regiões de B oposto, camada de corrente, entrada v_in ≈ v_A/√S e saída, número de Lundquist S e δ/L.

Sobre o modelo

A reconexão magnética converte energia armazenada no campo em aquecimento e fluxos de plasma quando regiões de B oposto se aproximam numa camada de corrente fina. O modelo estacionário de Sweet–Parker equilibra a entrada de fluxo magnético numa zona resistiva de semiespessura δ e comprimento L com a saída à velocidade de Alfvén ao longo da camada. O número de Lundquist S = v_A L/η_m (v_A = B/√(μ₀ρ), η_m — difusividade magnética) fixa δ/L ≈ 1/√S e a velocidade de entrada v_in ≈ v_A/√S; a saída é da ordem de v_A. S grande, neste quadro clássico, significa camada fina e reconexão lenta — o motivo das teorias de reconexão rápida. Na tela, um ponto X estilizado, a camada de corrente, as setas de entrada e de saída e os gráficos de v_in/v_A e δ/L em função de S. Esquema bidimensional estacionário, sem efeito Hall, modos de ruptura nem jatos instáveis de Petschek.

Para quem: Física de plasmas e física espacial depois das ondas de Alfvén: camada de corrente e número de Lundquist.

Conceitos-chave

reconexão magnética
modelo de Sweet–Parker
camada de corrente
número de Lundquist
ponto X
entrada e saída
velocidade de Alfvén

Como funciona

No modelo de Sweet–Parker, S = v_A L/η_m, entrada v_in ≈ v_A/√S, espessura da camada δ/L ≈ 1/√S, saída da ordem de v_A. Na tela, o ponto X, a camada de corrente, as setas de entrada e de saída e os gráficos de v_in/v_A e δ/L em função de S. Sem efeito Hall nem modos de ruptura.

Perguntas frequentes

O que é o número de Lundquist S?: S = v_A L/η_m mede o quanto a advecção domina a difusão magnética. Aqui η_m é a difusividade magnética em m²/s. S grande — camada fina e entrada lenta v_in ~ v_A/√S no modelo de Sweet–Parker.
Por que a reconexão é «lenta»?: Ao crescer S a camada δ/L ~ 1/√S afina, mas a entrada de fluxo exigida também cai como 1/√S — neste modelo a taxa diminui com S, ao contrário de muitos fenômenos rápidos.
O que é v_out?: A saída ao longo da camada vem da tensão magnética e é da ordem da velocidade de Alfvén v_A.
O que não entra?: Efeito Hall, inércia dos íons, modos de ruptura da camada, turbulência tridimensional, campo longitudinal e plasmoides de Petschek.

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