चुंबकीय पुन: संयोजन



चुंबकीय पुनर्संयोजन एक भौतिक प्रक्रिया है जो अत्यधिक प्रवाहकीय प्लाज्मा (भौतिकी) में होती है जिसमें चुंबकीय टोपोलॉजी को पुनर्व्यवस्थित किया जाता है और चुंबकीय ऊर्जा को गतिज ऊर्जा, तापीय ऊर्जा और कण त्वरण में परिवर्तित किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र के धीमी प्रतिरोधी प्रसार और तेजी से अल्फवेन तरंग के बीच मध्यवर्ती टाइमस्केल्स पर चुंबकीय पुन: संयोजन होता है। अल्फवेनिक टाइमस्केल्स।

चुंबकीय पुनर्संयोजन की अवधारणा को पहली बार 1950 में जेम्स डेंगी के पीएचडी थीसिस में पेश किया गया था ताकि सौर हवा से पृथ्वी के चुंबकमंडल में द्रव्यमान, ऊर्जा और संवेग के युग्मन की व्याख्या की जा सके। और 1961 में उनके सेमिनल पेपर में पहली बार ओपन लिटरेचर पर प्रकाशित हुआ था।

मौलिक सिद्धांत
चुंबकीय पुनर्संयोजन आदर्श-मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स और अल्फवेन के प्रमेय (जिसे फ्रोजन-इन फ्लक्स प्रमेय भी कहा जाता है) का टूटना है, जो उच्च-संवाहक मैग्नेटोप्लाज्मा के बड़े पैमाने पर क्षेत्रों पर लागू होता है, जिसके लिए चुंबकीय रेनॉल्ड्स संख्या बहुत बड़ी है: यह बनाता है ऐसे क्षेत्रों में प्रेरण समीकरण में संवहन शब्द हावी है। जमे हुए प्रवाह प्रमेय में कहा गया है कि ऐसे क्षेत्रों में क्षेत्र प्लाज्मा वेग (आयन और इलेक्ट्रॉन वेगों का मतलब, उनके द्रव्यमान द्वारा भारित) के साथ चलता है। इस प्रमेय का पुनर्संयोजन टूटना बड़े चुंबकीय कतरनी के क्षेत्रों में होता है (एम्पीयर के नियम से ये वर्तमान शीट हैं) जो कि छोटी चौड़ाई के क्षेत्र हैं जहां चुंबकीय रेनॉल्ड्स संख्या इतनी छोटी हो सकती है कि प्रेरण समीकरण में प्रसार शब्द हावी हो जाए, जिसका अर्थ है कि क्षेत्र प्लाज्मा के माध्यम से उच्च क्षेत्र के क्षेत्रों से निम्न क्षेत्र के क्षेत्रों में फैलता है। पुन: संयोजन में, अंतर्वाह और बहिर्वाह क्षेत्र दोनों अल्फवेन के प्रमेय का पालन करते हैं और प्रसार क्षेत्र वर्तमान शीट के केंद्र में एक बहुत छोटा क्षेत्र है जहां फ़ील्ड लाइनें एक साथ फैलती हैं, विलय और पुन: कॉन्फ़िगर करती हैं जैसे कि वे अंतर्वाह क्षेत्रों की टोपोलॉजी से स्थानांतरित हो जाती हैं ( यानी, वर्तमान शीट के साथ) से बहिर्वाह क्षेत्रों (यानी, वर्तमान शीट को थ्रेड करना)। इस चुंबकीय प्रवाह हस्तांतरण की दर प्रवाह और बहिर्वाह दोनों से जुड़ा विद्युत क्षेत्र है और इसे पुन: संयोजन दर कहा जाता है। मैक्सवेल के समीकरणों में से एक से चुंबकीय कतरनी और धारा की समानता देखी जा सकती है$$\nabla \times \mathbf{B} = \mu \mathbf{J} + \mu \epsilon \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}.$$एक प्लाज्मा (भौतिकी) (आयनित गैस) में, असाधारण उच्च आवृत्ति घटना को छोड़कर सभी के लिए, इस समीकरण के दाईं ओर दूसरा शब्द, विस्थापन धारा, मुक्त धारा के प्रभाव की तुलना में नगण्य है $$\mathbf{J}$$ और यह समीकरण मुक्त शुल्कों के लिए एम्पीयर के नियम को कम करता है। पार्कर-स्वीट और पेट्सचेक दोनों में पुनर्संयोजन के सैद्धांतिक उपचार, नीचे चर्चा की गई, और आदर्श एमएचडी और अल्फवेन के प्रमेय की व्युत्पत्ति में विस्थापन धारा की उपेक्षा की गई है, जो छोटे प्रसार क्षेत्र के बाहर हर जगह उन सिद्धांतों में लागू होती है।

वर्तमान परत की प्रतिरोधकता दोनों तरफ से चुंबकीय प्रवाह को वर्तमान परत के माध्यम से फैलाने की अनुमति देती है, सीमा के दूसरी तरफ से बहिर्वाह को रद्द कर देती है। हालाँकि, वर्तमान शीट का छोटा स्थानिक पैमाना चुंबकीय रेनॉल्ड्स संख्या को छोटा बनाता है और इसलिए यह अकेले प्रतिरोधकता को बढ़ाए बिना इंडक्शन समीकरण में प्रसार शब्द को हावी कर सकता है। जब सीमा के दो स्थलों से फैलने वाली क्षेत्र रेखाएँ स्पर्श करती हैं तो वे पृथक्करण बनाती हैं और इसलिए इनफ्लो क्षेत्र (यानी वर्तमान शीट के साथ) और बहिर्वाह क्षेत्र (यानी, वर्तमान शीट को थ्रेड करना) दोनों की टोपोलॉजी होती है। मैग्नेटिक रीकनेक्शन में फील्ड लाइन्स इनफ्लो टोपोलॉजी से सेपरेट्रिसेस टोपोलॉजी से आउटफ्लो टोपोलॉजी तक विकसित होती हैं। जब ऐसा होता है, तो प्लाज़्मा को चुंबकीय तनाव बल द्वारा पुन: कॉन्फ़िगर की गई फ़ील्ड लाइनों पर कार्य करके और उन्हें वर्तमान शीट के साथ बाहर निकालकर बाहर निकाला जाता है। दबाव में परिणामी गिरावट अधिक प्लाज्मा और चुंबकीय प्रवाह को मध्य क्षेत्र में खींचती है, जिससे एक आत्मनिर्भर प्रक्रिया उत्पन्न होती है। आदर्श-एमएचडी के एक स्थानीय ब्रेकडाउन की डेंगी की अवधारणा का महत्व यह है कि वर्तमान शीट के साथ बहिर्वाह प्लाज्मा दबाव में बिल्ड-अप को रोकता है जो अन्यथा अंतर्वाह को रोक देगा। पार्कर-स्वीट रीकनेक्शन में बहिर्वाह केवल एक पतली परत के साथ वर्तमान शीट का केंद्र होता है और यह रीकनेक्शन दर को सीमित करता है जिसे कम मूल्यों तक प्राप्त किया जा सकता है। दूसरी ओर, पेट्सचेक रीकनेक्शन में बहिर्वाह क्षेत्र बहुत व्यापक है, झटके के मोर्चों (अब अल्फवेन तरंगों के रूप में माना जाता है) के बीच होता है जो अंतर्वाह में खड़े होते हैं: यह पुन: कनेक्टेड फील्ड लाइनों पर जमे हुए प्लाज्मा के बहुत तेजी से बाहर निकलने की अनुमति देता है और पुन: संयोजन दर बहुत अधिक हो सकती है।

जेम्स डेंगी ने रीकनेक्शन शब्द गढ़ा क्योंकि उन्होंने शुरू में इनफ्लो टोपोलॉजी के क्षेत्र रेखाओं को तोड़ने और फिर बहिर्वाह टोपोलॉजी में एक साथ जुड़ने की परिकल्पना की थी। हालांकि, इसका मतलब यह है कि चुंबकीय मोनोपोल मौजूद होंगे, यद्यपि बहुत सीमित अवधि के लिए, जो मैक्सवेल के समीकरण का उल्लंघन करेगा कि क्षेत्र का विचलन शून्य है। हालांकि, सेपरेट्रिक्स टोपोलॉजी के माध्यम से विकास पर विचार करके, चुंबकीय मोनोपोल को लागू करने की आवश्यकता से बचा जाता है। मैग्नेटोस्फीयर के वैश्विक संख्यात्मक MHD मॉडल, जो आदर्श MHD के समीकरणों का उपयोग करते हैं, फिर भी चुंबकीय पुन: संयोजन का अनुकरण करते हैं, भले ही यह आदर्श MHD का टूटना हो। इसका कारण जेम्स डेंगी|डंगी के मूल विचारों के करीब है: संख्यात्मक मॉडल के प्रत्येक चरण में आदर्श एमएचडी के समीकरणों को नए क्षेत्र और प्लाज्मा स्थितियों का मूल्यांकन करने के लिए सिमुलेशन के प्रत्येक ग्रिड बिंदु पर हल किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को फिर से ट्रेस करना होगा। ट्रेसिंग एल्गोरिद्म थिन करंट शीट्स में त्रुटियां करता है और वर्तमान शीट को थ्रेड करके फील्ड लाइन्स को जोड़ता है जहां वे पहले वर्तमान शीट के साथ संरेखित थे। इसे अक्सर संख्यात्मक प्रतिरोधकता कहा जाता है और सिमुलेशन का अनुमानित मूल्य होता है क्योंकि त्रुटि एक प्रसार समीकरण के अनुसार फैलती है।

प्लाज्मा भौतिकी में एक मौजूदा समस्या यह है कि उच्च लुंडक्विस्ट संख्या प्लास्मा (यानी तेजी से चुंबकीय पुन: संयोजन) में MHD द्वारा भविष्यवाणी की तुलना में देखा गया पुन: संयोजन बहुत तेजी से होता है। सौर फ्लेयर्स, उदाहरण के लिए, एक सरल गणना के सुझाव की तुलना में परिमाण के 13-14 ऑर्डर तेजी से आगे बढ़ते हैं, और वर्तमान सैद्धांतिक मॉडल की तुलना में परिमाण के कई ऑर्डर तेजी से आगे बढ़ते हैं जिनमें अशांति और गतिज प्रभाव शामिल हैं। विसंगति की व्याख्या करने के लिए एक संभावित तंत्र यह है कि सीमा परत में विद्युत चुम्बकीय अशांति इलेक्ट्रॉनों को बिखेरने के लिए पर्याप्त रूप से मजबूत है, जिससे प्लाज्मा की स्थानीय प्रतिरोधकता बढ़ जाती है। यह चुंबकीय प्रवाह को तेजी से फैलाने की अनुमति देगा।

शारीरिक व्याख्या
पुन: संयोजन प्रक्रिया का गुणात्मक विवरण ऐसा है कि विभिन्न चुंबकीय डोमेन (फ़ील्ड लाइन कनेक्टिविटी द्वारा परिभाषित) से चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक दूसरे से जुड़ जाती हैं, स्रोतों के संबंध में कनेक्टिविटी के अपने पैटर्न को बदल देती हैं। यह प्लाज्मा भौतिकी में एक अनुमानित संरक्षण कानून का उल्लंघन है, जिसे अल्फवेन की प्रमेय कहा जाता है (जिसे फ्रोजन-इन फ्लक्स प्रमेय का आदर्श एमएचडी भी कहा जाता है) और अंतरिक्ष और समय दोनों में यांत्रिक या चुंबकीय ऊर्जा को केंद्रित कर सकता है। सोलर फ्लेयर्स, सौर मंडल के सबसे बड़े विस्फोटों में सूर्य पर चुंबकीय प्रवाह की बड़ी प्रणालियों का पुन: संयोजन शामिल हो सकता है, मिनटों में, ऊर्जा जो चुंबकीय क्षेत्र में घंटों से लेकर दिनों तक संग्रहीत की गई है। पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर में चुंबकीय पुन: संयोजन अरोरा (खगोल विज्ञान) के लिए जिम्मेदार तंत्रों में से एक है, और यह नियंत्रित परमाणु संलयन के विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि यह एक ऐसा तंत्र है जो संलयन ईंधन के चुंबकीय परिरोध को रोकता है।

एक विद्युत प्रवाहकीय प्लाज्मा (भौतिकी) में, चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को 'डोमेन' में समूहीकृत किया जाता है - क्षेत्र रेखाओं का बंडल जो एक विशेष स्थान से दूसरे विशेष स्थान से जुड़ते हैं, और जो आस-पास की अन्य क्षेत्र रेखाओं से स्थैतिक रूप से भिन्न होते हैं। यह टोपोलॉजी लगभग तब भी संरक्षित है जब चुंबकीय क्षेत्र स्वयं चर धाराओं या चुंबकीय स्रोतों की गति की उपस्थिति से दृढ़ता से विकृत हो जाता है, क्योंकि प्रभाव जो अन्यथा चुंबकीय टोपोलॉजी को बदल सकते हैं, बजाय प्लाज्मा में एड़ी धाराओं को प्रेरित करते हैं; भंवर धाराएं सांस्थितिक परिवर्तन को रद्द करने का प्रभाव रखती हैं।

पुन: संयोजन के प्रकार
दो आयामों में, चुंबकीय पुनर्संयोजन का सबसे सामान्य प्रकार विभाजक पुनर्संयोजन है, जिसमें चार अलग-अलग चुंबकीय डोमेन चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का आदान-प्रदान करते हैं। एक चुंबकीय प्लाज्मा में डोमेन सेपरेट्रिक्स (गणित)मैथ) सतहों द्वारा अलग किए जाते हैं: अंतरिक्ष में घुमावदार सतहें जो फ्लक्स के विभिन्न बंडलों को विभाजित करती हैं। विभाजक के एक ओर की सभी क्षेत्र रेखाएँ एक विशेष चुंबकीय ध्रुव पर समाप्त होती हैं, जबकि दूसरी ओर की सभी क्षेत्र रेखाएँ समान चिह्न वाले भिन्न ध्रुव पर समाप्त होती हैं। चूंकि प्रत्येक क्षेत्र रेखा आम तौर पर एक उत्तरी चुंबकीय ध्रुव पर शुरू होती है और एक दक्षिण चुंबकीय ध्रुव पर समाप्त होती है, सरल प्रवाह प्रणाली को विभाजित करने का सबसे सामान्य तरीका चार डोमेन को दो अलगाव से अलग करता है: एक अलग सतह प्रवाह को दो बंडलों में विभाजित करती है, जिनमें से प्रत्येक साझा करता है एक दक्षिणी ध्रुव, और दूसरी विभाजक सतह फ्लक्स को दो बंडलों में विभाजित करती है, जिनमें से प्रत्येक एक उत्तरी ध्रुव साझा करता है। विभाजक का प्रतिच्छेदन एक 'विभाजक' बनाता है, एक पंक्ति जो चार अलग-अलग डोमेन की सीमा पर होती है। विभाजक पुनर्संयोजन में, फ़ील्ड लाइनें दो डोमेन से विभाजक में प्रवेश करती हैं, और दूसरे दो डोमेन में विभाजक से बाहर निकलने के लिए एक दूसरे से जुड़ी होती हैं (पहला आंकड़ा देखें)।

तीन आयामों में, क्षेत्र रेखाओं की ज्यामिति द्वि-आयामी मामले की तुलना में अधिक जटिल हो जाती है और उन क्षेत्रों में फिर से जुड़ना संभव है जहां एक विभाजक मौजूद नहीं है, लेकिन खड़ी ढाल से जुड़ी क्षेत्र रेखाओं के साथ। इन क्षेत्रों को अर्ध-पृथक परतों (क्यूएसएल) के रूप में जाना जाता है, और सैद्धांतिक विन्यास में देखा गया है और सौर फ्लेयर्स।

धीमा पुन: संयोजन: स्वीट–पार्कर मॉडल
1956 में एक सम्मेलन में पीटर एलन स्वीट और यूजीन पार्कर द्वारा चुंबकीय पुनर्संयोजन का पहला सैद्धांतिक ढांचा स्थापित किया गया था। स्वीट ने बताया कि विपरीत दिशा वाले चुंबकीय क्षेत्रों के साथ दो प्लाज़्मा को एक साथ धकेलने से प्रतिरोधक प्रसार की तुलना में बहुत कम लंबाई के पैमाने पर होने में सक्षम होता है। एक विशिष्ट संतुलन लंबाई पैमाने। पार्कर इस सम्मेलन में उपस्थित थे और अपनी वापसी यात्रा के दौरान इस मॉडल के लिए स्केलिंग संबंध विकसित किए। स्वीट-पार्कर मॉडल प्रतिरोधी एमएचडी ढांचे में समय-स्वतंत्र चुंबकीय पुन: संयोजन का वर्णन करता है जब पुन: कनेक्ट करने वाले चुंबकीय क्षेत्र एंटीपेरलेल (विपरीत निर्देशित) होते हैं और चिपचिपापन और संपीड़न से संबंधित प्रभाव महत्वहीन होते हैं। प्रारंभिक वेग बस एक है $$E\times B$$ वेग, इसलिए$$E_y = v_\text{in} B_\text{in}$$कहाँ $$E_y$$ आउट-ऑफ-प्लेन विद्युत क्षेत्र है, $$v_\text{in}$$ विशेषता प्रवाह वेग है, और $$B_\text{in}$$ विशेषता अपस्ट्रीम चुंबकीय क्षेत्र की ताकत है। विस्थापन धारा की उपेक्षा करके, कम आवृत्ति एम्पीयर का नियम, $$\mathbf{J} = \frac{1}{\mu_0}\nabla\times\mathbf{B}$$, संबंध देता है$$J_y \sim \frac{B_\text{in}}{\mu_0\delta},$$कहाँ $$\delta$$ वर्तमान शीट आधी मोटाई की है। यह संबंध उपयोग करता है कि चुंबकीय क्षेत्र की दूरी पर उलट जाता है $$\sim2\delta$$. प्रतिरोधक विद्युत क्षेत्र के साथ परत के बाहर आदर्श विद्युत क्षेत्र का मिलान करके $$\mathbf{E} = \frac{1}{\sigma}\mathbf{J}$$ परत के अंदर (ओम के नियम का प्रयोग करके), हम पाते हैं कि$$v_\text{in} = \frac{E_y}{B_\text{in}} \sim \frac{1}{\mu_0\sigma\delta} = \frac{\eta}{\delta},$$

कहाँ $$\eta$$ चुंबकीय प्रसार है। जब अंतर्वाह घनत्व बहिर्वाह घनत्व के बराबर होता है, द्रव्यमान का संरक्षण संबंध उत्पन्न करता है$$v_\text{in}L \sim v_\text{out}\delta, $$

कहाँ $$L$$ वर्तमान शीट की आधी लंबाई है और $$v_\text{out}$$ बहिर्वाह वेग है। उपरोक्त संबंध के बाएँ और दाएँ पक्ष क्रमशः परत में और परत के बाहर बड़े पैमाने पर प्रवाह का प्रतिनिधित्व करते हैं। डाउनस्ट्रीम गतिशील दबाव के साथ अपस्ट्रीम मैग्नेटिक प्रेशर की बराबरी करना देता है$$\frac{B_\text{in}^2}{2\mu_0} \sim \frac{\rho v_\text{out}^2}{2}$$

कहाँ $$\rho$$ प्लाज्मा का द्रव्यमान घनत्व है। बहिर्वाह वेग के लिए हल करना फिर देता है$$v_\text{out} \sim \frac{B_\text{in}}{\sqrt{\mu_0\rho}} \equiv v_A$$

कहाँ $$v_A$$ अल्फवेन तरंग है | अल्फवेन वेग। उपरोक्त संबंधों के साथ, आयाम रहित पुन: संयोजन दर $$R$$ फिर दो रूपों में लिखा जा सकता है, पहले के संदर्भ में $$(\eta, \delta, v_A)$$ पहले ओम के नियम से प्राप्त परिणाम का उपयोग करते हुए, दूसरे के संदर्भ में $$(\delta, L)$$ द्रव्यमान के संरक्षण से $$R = \frac{v_\text{in}}{v_\text{out}} \sim \frac{\eta}{v_A\delta} \sim \frac{\delta}{L}.$$ आयाम रहित लुंडक्विस्ट संख्या के बाद से $$S$$ द्वारा दिया गया है$$S \equiv \frac{Lv_A}{\eta},$$

की दो अलग-अलग अभिव्यक्तियाँ $$R$$ एक दूसरे से गुणा किया जाता है और फिर वर्गमूल, पुन: संयोजन दर के बीच एक सरल संबंध दिया जाता है $$R$$ और लुंडक्विस्ट संख्या $$S$$$$R ~ \sim \sqrt{\frac{\eta}{v_A L}} = \frac{1}{S^\frac{1}{2}}.$$ स्वीट-पार्कर रीकनेक्शन वैश्विक प्रसार की तुलना में बहुत तेजी से पुन: संयोजन दरों की अनुमति देता है, लेकिन सौर फ्लेयर्स, पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर और प्रयोगशाला प्लास्मा में देखी गई तेजी से पुन: संयोजन दरों की व्याख्या करने में सक्षम नहीं है। इसके अतिरिक्त, स्वीट-पार्कर पुन: संयोजन त्रि-आयामी प्रभाव, टकराव रहित भौतिकी, समय-निर्भर प्रभाव, चिपचिपाहट, संपीड्यता और डाउनस्ट्रीम दबाव की उपेक्षा करता है। द्वि-आयामी चुंबकीय पुनर्संयोजन के संख्यात्मक सिमुलेशन आमतौर पर इस मॉडल के साथ समझौता दिखाते हैं। संपार्श्विक पुन: संयोजन के चुंबकीय पुन: संयोजन प्रयोग (MRX) के परिणाम एक सामान्यीकृत स्वीट-पार्कर मॉडल के साथ समझौता दिखाते हैं जिसमें संपीड्यता, डाउनस्ट्रीम दबाव और विषम प्रतिरोधकता शामिल होती है।

तेज़ पुन: संयोजन: पेट्सचेक मॉडल
पार्कर-स्वीट की तुलना में पेट्सचेक का पुन: संयोजन तेज होने का मूल कारण यह है कि यह बहिर्वाह क्षेत्र को चौड़ा करता है और इस तरह प्लाज्मा दबाव में वृद्धि के कारण होने वाली कुछ सीमाओं को हटा देता है। प्रवाह वेग, और इस प्रकार पुन: संयोजन दर, केवल बहुत छोटा हो सकता है यदि बहिर्वाह क्षेत्र संकीर्ण हो। 1964 में, हैरी पेट्सचेक ने एक तंत्र का प्रस्ताव किया जहां अंतर्वाह और बहिर्वाह क्षेत्रों को स्थिर धीमी गति के झटकों से अलग किया जाता है जो अंतर्वाह में खड़े होते हैं। प्रसार क्षेत्र का पहलू अनुपात तब क्रम एकता का होता है और अधिकतम पुन: संयोजन दर बन जाता है$$\frac{v_\text{in}}{v_A} \approx \frac{\pi}{8 \ln S}.$$ यह अभिव्यक्ति तेजी से पुन: संयोजन की अनुमति देती है और लुंडक्विस्ट संख्या से लगभग स्वतंत्र है। सिद्धांत और संख्यात्मक सिमुलेशन से पता चलता है कि पेट्सचेक द्वारा प्रस्तावित किए गए झटकों की अधिकांश क्रियाओं को अल्फवेन तरंगों और विशेष रूप से घूर्णी विच्छेदन (आरडी) द्वारा किया जा सकता है। वर्तमान शीट के दोनों किनारों पर असममित प्लाज्मा घनत्व के मामले में (पृथ्वी के डेसाइड मैग्नेटोपॉज के रूप में) अल्फवेन तरंग जो उच्च-घनत्व पक्ष पर प्रवाह में फैलती है (मैग्नेटोपॉज के मामले में सघन मैग्नेटोशीथ) में कम प्रसार गति होती है और इसलिए फील्ड रोटेशन तेजी से उस आरडी पर हो जाता है क्योंकि फील्ड लाइन रीकनेक्शन साइट से दूर फैलती है: इसलिए मैग्नेटोपॉज करंट शीट बाहरी, धीमी, आरडी में तेजी से केंद्रित हो जाती है।

समान प्रतिरोधकता के साथ प्रतिरोधी एमएचडी पुन: संयोजन के सिमुलेशन ने पेट्सचेक मॉडल के बजाय स्वीट-पार्कर मॉडल के साथ समझौते में विस्तारित वर्तमान शीट्स का विकास दिखाया। जब एक स्थानीयकृत असामान्य रूप से बड़ी प्रतिरोधकता का उपयोग किया जाता है, हालांकि, प्रतिरोधी एमएचडी सिमुलेशन में पेट्सचेक रीकनेक्शन को महसूस किया जा सकता है। क्योंकि विषम प्रतिरोधकता का उपयोग केवल तभी उपयुक्त होता है जब पुन: संयोजन परत की तुलना में कण माध्य मुक्त पथ बड़ा होता है, यह संभावना है कि पेट्सचेक पुन: संयोजन से पहले अन्य टकराव रहित प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाते हैं।

विषम प्रतिरोधकता और बोहम प्रसार
स्वीट-पार्कर मॉडल में, आम धारणा यह है कि चुंबकीय विसारकता स्थिर है। द्रव्यमान वाले इलेक्ट्रॉन के लिए गति के समीकरण का उपयोग करके इसका अनुमान लगाया जा सकता है $$m$$ और इलेक्ट्रिक चार्ज $$e$$:$${d{\mathbf{v}} \over dt} = {e \over m}\mathbf{E} - \nu\mathbf{v},$$

कहाँ $$\nu$$ टक्कर की आवृत्ति है। चूंकि स्थिर अवस्था में, $$d{\mathbf{v}}/dt = 0$$, तो उपरोक्त समीकरण विद्युत प्रवाह की परिभाषा के साथ, $${\mathbf{J}} = en{\mathbf{v}}$$, कहाँ $$n $$ इलेक्ट्रॉन संख्या घनत्व है, पैदावार$$\eta = \nu{c^2 \over \omega_{pi}^2}.$$

फिर भी, यदि इलेक्ट्रॉनों का बहाव वेग प्लाज्मा के तापीय वेग से अधिक हो जाता है, तो एक स्थिर स्थिति प्राप्त नहीं की जा सकती है और ऊपर दिए गए की तुलना में चुंबकीय प्रसार बहुत अधिक होना चाहिए। इसे विषम प्रतिरोधकता कहते हैं, $$\eta_\text{anom}$$, जो स्वीट-पार्कर मॉडल में पुन: संयोजन दर को एक कारक द्वारा बढ़ा सकता है $$\eta_\text{anom}/\eta$$.

एक अन्य प्रस्तावित तंत्र को चुंबकीय क्षेत्र में बोहम प्रसार के रूप में जाना जाता है। यह ओमिक प्रतिरोधकता को बदल देता है $$v_A^2 (mc/eB)$$हालाँकि, इसका प्रभाव, विषम प्रतिरोधकता के समान, अभी भी प्रेक्षणों की तुलना में बहुत छोटा है।

स्टोकेस्टिक रीकनेक्शन
स्टोकेस्टिक रीकनेक्शन में, विक्षोभ के कारण उत्पन्न होने वाले चुंबकीय क्षेत्र में एक छोटे पैमाने पर यादृच्छिक घटक होता है। पुन: संयोजन क्षेत्र में अशांत प्रवाह के लिए, मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक अशांति के लिए एक मॉडल का उपयोग किया जाना चाहिए जैसे कि 1995 में गोल्डरेच और श्रीधर द्वारा विकसित मॉडल। यह स्टोकेस्टिक मॉडल छोटे पैमाने के भौतिकी जैसे प्रतिरोधी प्रभाव से स्वतंत्र है और केवल अशांत प्रभावों पर निर्भर करता है। मोटे तौर पर, स्टोचैस्टिक मॉडल में, टर्बुलेंस शुरू में दूर के चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को छोटे पृथक्करणों में लाता है जहां वे स्थानीय रूप से फिर से जुड़ सकते हैं (स्वीट-पार्कर टाइप रीकनेक्शन) और अशांत सुपर-लीनियर डिफ्यूजन (रिचर्डसन डिफ्यूजन) के कारण फिर से अलग हो जाते हैं। ). लंबाई की वर्तमान शीट के लिए $$L $$, पुन: संयोजन वेग की ऊपरी सीमा द्वारा दी गई है$$v = v_\text{turb} \; \operatorname{min}\left[\left( {L \over l} \right)^\frac{1}{2}, \left( {l \over L} \right)^\frac{1}{2} \right],$$

कहाँ $$v_\text{turb} = v_l^2/v_A$$. यहाँ $$l$$, और $$v_l$$अशांति इंजेक्शन लंबाई पैमाने और वेग क्रमशः हैं और $$v_A $$अल्फवेन वेग है। संख्यात्मक सिमुलेशन द्वारा इस मॉडल का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है।

गैर-एमएचडी प्रक्रिया: टक्कर रहित पुन: संयोजन
आयन जड़त्वीय लंबाई से कम लंबाई के पैमाने पर $$c / \omega_{pi}$$ (कहाँ $$\omega_{pi} \equiv \sqrt{\frac{n_i Z^2 e^2}{\epsilon_0 m_i}}$$ आयन प्लाज्मा आवृत्ति है), आयन इलेक्ट्रॉनों से अलग हो जाते हैं और चुंबकीय क्षेत्र बल्क प्लाज्मा के बजाय इलेक्ट्रॉन द्रव में जम जाता है। इन पैमानों पर हॉल प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाता है। दो-तरल सिमुलेशन प्रतिरोधी पुन: संयोजन की डबल वाई-पॉइंट ज्यामिति विशेषता के बजाय एक्स-पॉइंट ज्यामिति का गठन दिखाते हैं। विद्युत चुम्बकीय इलेक्ट्रॉन तरंग द्वारा इलेक्ट्रॉनों को तब बहुत तेज गति से त्वरित किया जाता है। क्योंकि आयन वर्तमान परत के पास एक व्यापक अड़चन के माध्यम से आगे बढ़ सकते हैं और क्योंकि मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स की तुलना में हॉल एमएचडी में इलेक्ट्रॉन बहुत तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, पुन: संयोजन अधिक तेज़ी से आगे बढ़ सकता है। पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर में दो-द्रव/टकराव रहित पुन: संयोजन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

सौर वातावरण
सोलर फ्लेयर्स, कोरोनल मास इजेक्शन और सोलर वातावरण में कई अन्य घटनाओं के दौरान मैग्नेटिक रीकनेक्शन होता है। सौर ज्वालाओं के लिए अवलोकन संबंधी सबूत में अंतर्वाह/बहिर्वाह, डाउनफ्लोइंग लूप, और चुंबकीय टोपोलॉजी में परिवर्तन के अवलोकन शामिल हैं। अतीत में, दूरस्थ इमेजिंग का उपयोग करके सौर वातावरण का अवलोकन किया जाता था; नतीजतन, चुंबकीय क्षेत्र सीधे देखे जाने के बजाय अनुमानित या एक्सट्रपलेटेड थे। हालांकि, उच्च संकल्प कोरोनल इमेजर द्वारा 2012 में (और 2013 में जारी) सौर चुंबकीय पुनर्संयोजन के पहले प्रत्यक्ष अवलोकन एकत्र किए गए थे।

पृथ्वी का मैग्नेटोस्फीयर
पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर (डेसाइड चुंबकत्व  और  magnetotail  में) में होने वाली चुंबकीय पुनर्संयोजन घटनाएं कई वर्षों से अनुमानित थीं क्योंकि उन्होंने मैग्नेटोस्फीयर के बड़े पैमाने पर व्यवहार के कई पहलुओं और निकट-पृथ्वी के अभिविन्यास पर इसकी निर्भरता को विशिष्ट रूप से समझाया था। अंतर्ग्रहीय चुंबकीय क्षेत्र। इसके बाद, क्लस्टर मिशन जैसे अंतरिक्ष यान और मैग्नेटोस्फेरिक मल्टीस्केल मिशन। प्रक्रिया का सीधे और इन-सीटू निरीक्षण करने के लिए पर्याप्त रिज़ॉल्यूशन और कई स्थानों पर अवलोकन किए हैं। क्लस्टर II एक चार-अंतरिक्ष यान मिशन है, जिसमें चार अंतरिक्ष यान टेट्राहेड्रॉन में व्यवस्थित होते हैं ताकि स्थानिक और लौकिक परिवर्तनों को अलग किया जा सके क्योंकि सुइट अंतरिक्ष के माध्यम से उड़ता है। इसने कई पुनर्संयोजन घटनाओं का अवलोकन किया है जिसमें पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र सूर्य के साथ पुन: जुड़ता है (अर्थात इंटरप्लेनेटरी चुंबकीय क्षेत्र)। इनमें 'रिवर्स रीकनेक्शन' शामिल है जो ध्रुवीय क्यूप्स के पास पृथ्वी के आयनमंडल में सूर्य की ओर संवहन का कारण बनता है; 'डेसाइड रीकनेक्शन', जो पृथ्वी के आसपास के क्षेत्र में कणों और ऊर्जा के संचरण की अनुमति देता है और 'टेल रीकनेक्शन', जो मैग्नेटोस्फीयर में गहरे कणों को इंजेक्ट करके और पृथ्वी के मैग्नेटोटेल में संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त करके ऑरोरल सबस्टॉर्म का कारण बनता है। 13 मार्च 2015 को लॉन्च किए गए मैग्नेटोस्फेरिक मल्टीस्केल मिशन ने अंतरिक्ष यान के सख्त समूह होने से क्लस्टर II परिणामों के स्थानिक और अस्थायी समाधान में सुधार किया। इससे इलेक्ट्रॉन प्रसार क्षेत्र में विद्युत धाराओं के व्यवहार की बेहतर समझ पैदा हुई।

26 फरवरी 2008 को, THEMIS जांच मैग्नेटोस्फेरिक सबस्टॉर्म की शुरुआत के लिए ट्रिगरिंग इवेंट को निर्धारित करने में सक्षम थी। पांच जांचों में से दो, चंद्रमा से लगभग एक तिहाई दूरी पर स्थित हैं, मापी गई घटनाएं औरोरल गहनता से 96 सेकंड पहले एक चुंबकीय पुन: संयोजन घटना का सुझाव देती हैं। कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स के डॉ. वासिलिस एंजेलोपोलोस, जो कि THEMIS मिशन के प्रमुख अन्वेषक हैं, ने दावा किया, हमारा डेटा स्पष्ट रूप से और पहली बार दिखाता है कि चुंबकीय पुन: संयोजन ट्रिगर है।.

प्रयोगशाला प्लाज्मा प्रयोग
कई प्रयोगशाला प्रयोगों में चुंबकीय पुन: संयोजन भी देखा गया है। उदाहरण के लिए, यूसीएलए में बड़ा प्लाज्मा डिवाइस | लार्ज प्लाज़्मा डिवाइस (एलएपीडी) पर अध्ययन ने दो फ्लक्स ट्यूब सिस्टम के चुंबकीय पुन: संयोजन क्षेत्र के पास अर्ध-विभाजक परतों को देखा और मैप किया है, जबकि प्रिंसटन प्लाज़्मा भौतिकी प्रयोगशाला (PPPL) में मैग्नेटिक रीकनेक्शन एक्सपेरिमेंट (MRX) पर किए गए प्रयोगों ने मैग्नेटिक रीकनेक्शन के कई पहलुओं की पुष्टि की है, जिसमें स्वीट-पार्कर मॉडल भी शामिल है, जहाँ मॉडल लागू होता है। चुंबकीय हेलिकॉप्टर इंजेक्शन के भौतिकी का विश्लेषण, नेशनल स्फेरिकल टोकामक एक्सपेरिमेंट गोलाकार टोकामक में प्रारंभिक प्लाज्मा करंट बनाने के लिए उपयोग किया गया, जिसके कारण डॉ. फातिमा इब्राहिमी ने एक प्लाज्मा प्रणोदन इंजन का प्रस्ताव दिया जो प्लाज्मा को गति देने के लिए तेजी से चुंबकीय पुन: संयोजन का उपयोग करता है अंतरिक्ष प्रणोदन के लिए जोर पैदा करने के लिए।

tocarmack, गोलाकार टोकामक, और उल्टे क्षेत्र पिंच जैसे उपकरणों में प्लाज़्मा का परिरोध बंद चुंबकीय प्रवाह सतहों की उपस्थिति की आवश्यकता है। चुंबकीय टोपोलॉजी को बदलकर, चुंबकीय पुनर्संयोजन इन बंद फ्लक्स सतहों को बाधित करके कारावास को कम कर देता है, जिससे गर्म केंद्रीय प्लाज्मा को दीवार के करीब कूलर प्लाज्मा के साथ मिलाने की अनुमति मिलती है।

यह भी देखें

 * वर्तमान पत्रक
 * सूरज कोरोना
 * प्लाज्मा (भौतिकी) लेखों की सूची

अग्रिम पठन

 * Eric Priest, Terry Forbes, Magnetic Reconnection, Cambridge University Press 2000, ISBN 0-521-48179-1, contents and sample chapter online
 * Discoveries about magnetic reconnection in space could unlock fusion power, Space.com, 6 February 2008
 * Nasa MMS-SMART mission, The Magnetospheric Multiscale (MMS) mission, Solving Magnetospheric Acceleration, Reconnection, and Turbulence. Due for launch in 2014.
 * Cluster spacecraft science results

बाहरी संबंध

 * Magnetism on the Sun
 * Magnetic Reconnection Experiment (MRX)