雁渡寒潭，雁过而潭不留影；风来疏竹，风过而竹不留声。故君子事来而心始现，事去而心随空。
最近一个月陆陆续续看了十来篇暗条爆发的文章，加上教科书的帮助，对暗条爆发的整个过程有了大概的了解。但是问题的出现总是如此，越看感觉疑问和困惑越深。但是也得总结一番，不能把问题越攒越多，无论认知多少，那也得表达出来才行。先谈其中一点，就是螺环不稳定性。
目前的爆发机制研究，都是把暗条当成一个磁通量绳，所有的一切都是围绕这个磁绳进行讨论。而导致爆发，或者说不一定爆发，仅仅只有暗条抬升的因素，无外乎内因和外因。其中很多文章都讨论了螺环不稳定性的作用。而螺环不稳定性首先是在托卡马克中发现的，所有先借托卡马克的示意图说明各个要素，和螺环不稳定性的基本概念。限于学习时间和能力因素，只定性考虑问题，具体的计算以后有机会在学习吧。首先一个问题是，搞清楚各个方向，特别是我才看的时候，真是一头雾水。
中间红色箭头显示的是等离子体电流，其被扭绞的磁力线包裹。而产生这种扭绞的磁力线是一个关键问题。首先这个磁力线有两个方向，一个是沿着其中等离子体运行主轴的方向，叫做环向（Toroial）。这个方向的磁场是由图中包裹在扭绞磁力线外的环向磁场线圈产生。而扭绞磁力线比较复杂的方向是极向（poloial），即包裹着等离子体电流的方向。可以看见，其在托卡马克中由两个线圈产生，分别是内部极向磁场线圈和外部极向线圈。为什么这个比较多呢，因为这是限制等离子体稳定的基础。
这里要注意，因为磁力线是扭绞的，所以等离子体电流实际上也有两个方向，分别是环向和极向。而且有个比较基础的问题，就是这里由于线圈产生的磁场，实际上是对应磁绳爆发的背景场，而扭绞的磁通流管的扭绞磁场是由于电流存在两个方向而产生的。
那么这里因为电流运行路径是个封闭的圆环，所以其电流产生的环向磁场内强外弱，相应的会产生一个向外膨胀的力，对应在磁绳就是向上的力。称之为自洛伦兹力（hoopforce）。而极向线圈产生的极向场作用在电流环上，限制其向外膨胀，对应的就是太阳爆发里面的overlyingfield。
讲暗条爆发稍微早点的文章，都是对这个极向场大书特书，对这个场的变化情况进行了很多分析。总结起来就是衰减因子n的问题。但是显然没有那么简单，就我看的那么几篇文章就有不同的角度再谈这个问题。先谈15年在nature上面一个实验的文章，这个其实就是从刚才说的环向磁场线圈产生的环向磁场开始，讨论了这个环向场对暗条爆发的致稳作用。这是他们实验设备的示意图，实际上和上面托卡马克装置的示意图如出一辙。其中的粉红色条状物表示暗条，上面红色的线表示背景磁场。显然磁场方向和暗条方向有一定夹角，那么就能按上面的方法，把背景场分解成极向场（也叫strappingfield）和环向场（也叫guidefield），以往的文章都是谈这个极向场的贡献，但是这个实验就是证明环向场也会限制暗条的爆发。下面是各个电流和磁场的汇总。所以现在先总结一下各个场和电流：有背景产生的极向场，暗条电流产生的极向场，背景产生的环向场，暗条电流产生的环向场。对应的电流有暗条极向电路和环向电流。
那么产生的力总结出来就是三种，本质上就是各个场和电流组合出来的洛伦兹力。首先有之前说的电流产生的极向场对环向电流的自洛伦兹力，这是可能导致爆发的。接着是背景极向场对环向电流的洛伦兹力，这就是已经被讨论很多的overlyingfield产生的限制爆发力。最后一个就是暗条电流产生的环向场和背景产生的环向场共同对极向电流产生的洛伦兹力，表现为张力的形式。以往的观测，因为暗条和PIL有很大重合，所以垂直PIL的横场可能比较好测量，所以对于这个overlyingfield可能考虑的能多就是这个极向场。但是这个文章，发现内外环向场也会显著地影响暗条爆发，一个解释就是这个环向场会减少磁绳的扭折不稳定性，下面是他们实验的各种情况：
那么再说前两天南大那个团队发的nc文章，谈磁通量绳不对称的情况下，磁绳受到的洛伦兹力又会有什么变化？看的出来，这篇文章很多地方都借鉴了15年那篇nature的文章。先看他的磁场示意图。之前我分析的情况，都是假设电流产生的磁场是分布在表面的，所以只有环向和极向，在这里他还考虑了一个径向，如图所示用B(R，in)表示。自然的电流也得是三个方向了。所以在15年文章3个力基础上又增加了两个力FN1和FN2。自然这两个力向上或者向下，会影响暗条的爆发。那为什么叫非对称，是因为这个径向场分量的存在会使得暗条趋于非轴对称，这个我有点不是很理解，也不知道哪里的书有讲。
但是这个文章的一个点就是，他的文章虽然很长，但是文不对题。最大的份额都花在对这个爆发的磁场结构来分析，最想看的分析暗条受力倒是简短的很。总结起来就是，把电流和磁场分解，看看找出所有在暗条爆发方向上的力，看看哪些致稳，哪些是促进爆发？而之前那个nature文章为什么没有测量纵向磁场？可能是磁场探针的能力问题？感觉不应该想不到啊。
总之南大这篇文章的一作，之前就写过一篇APJ分析同一事件的文章，明天再好好看一下那个文章。这个文章缺少对新出来的两个力详细的分析，15年的文章分析的很多，南大这个文章对模拟讲的不少，物理内容我是感觉有点欠缺。
学了十来天，对电流环的认识还是很浅薄，但是暗条爆发的问题原因不止于此。更复杂的是和背景场的重联还有其他很多的磁场拓扑结构，相较之下，直接分析磁绳所受的洛伦兹力，倒是简单得很了。
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇