The structure of the dissipation region during asymmetric magnetic reconnection is studied assuming antiparallel magnetic fields in two dimensions. A physics-based prediction for the scaling of the thickness of the dissipation region in (collisionless) Hall reconnection is presented and confirmed with two-fluid simulations. However, the substructure of the dissipation region in these and additional single-fluid (magnetohydrodynamics) simulations disagrees with a recent model [Cassak and Shay, Phys. Plasmas14, 102114 (2007)]. We attribute the disagreement to the lack of plasma mixing along newly reconnected field lines in fluid models, rendering the use of a fluid description of questionable validity for determining the dissipation region substructure. Applications to the dayside magnetopause are discussed.

1.
J. W.
Dungey
,
Philos. Mag.
44
,
725
(
1953
).
2.
P. A.
Sweet
, in
Electromagnetic Phenomena in Cosmical Physics
, edited by
B.
Lehnert
(
Cambridge University Press
,
New York
,
1958
), p.
1237
.
3.
E. N.
Parker
,
J. Geophys. Res.
62
,
509
, DOI: 10.1029/JZ062i004p00509 (
1957
).
4.
H. E.
Petschek
, in
AAS/NASA Symposium on the Physics of Solar Flares
, edited by
W. N.
Ness
(
NASA
,
Washington, DC
,
1964
), p.
425
.
5.
R. H.
Levy
,
H. E.
Petschek
, and
G. L.
Siscoe
,
AIAA J.
2
,
2065
(
1964
).
6.
T. D.
Phan
and
G.
Paschmann
,
J. Geophys. Res.
101
,
7801
, DOI: 10.1029/95JA03752 (
1996
).
7.
H. C.
Ku
and
D. G.
Sibeck
,
J. Geophys. Res.
102
,
2243
, DOI: 10.1029/96JA03162 (
1997
).
8.
F.
Mozer
,
S. D.
Bale
, and
T. D.
Phan
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
015002
(
2002
).
9.
F.
Mozer
and
A.
Retinó
,
J. Geophys. Res.
112
,
A10206
, DOI: 10.1029/2007JA012406 (
2007
).
10.
J. E.
Borovsky
and
J. T.
Steinberg
,
J. Geophys. Res.
111
,
A07S10
, DOI: 10.1029/2005JA011397 (
2006
).
11.
J. E.
Borovsky
and
M. H.
Denton
,
Geophys. Res. Lett.
33
,
L20101
, DOI: 10.1029/2006GL026519 (
2006
).
12.
J.
Sanny
,
C.
Beck
, and
D. G.
Sibeck
,
J. Geophys. Res.
103
,
4683
, DOI: 10.1029/97JA03246 (
1998
).
13.
M.
Øieroset
,
T. D.
Phan
, and
M.
Fujimoto
,
Geophys. Res. Lett.
31
,
L12801
, DOI: 10.1029/2004GL019958 (
2004
).
14.
J. T.
Gosling
,
S.
Eriksson
,
R. M.
Skoug
,
D. J.
McComas
, and
R. J.
Forsyth
,
Astrophys. J.
644
,
613
(
2006
).
15.
V. V.
Mirnov
,
C. C.
Hegna
,
S. C.
Prager
,
C. R.
Sovinec
, and
H.
Tian
,
IAEA FEC Conference
, China,
2006
(unpublished), Paper No. TH–P3–18.
16.
N. A.
Murphy
and
C. R.
Sovinec
,
Phys. Plasmas
15
,
042313
(
2008
).
17.
M.
Ugai
,
Phys. Plasmas
7
,
867
(
2000
).
18.
S.
Servidio
,
W. H.
Matthaeus
,
M. A.
Shay
,
P. A.
Cassak
, and
P.
Dmitruk
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
115003
(
2009
).
19.
P. A.
Cassak
and
M. A.
Shay
,
Phys. Plasmas
14
,
102114
(
2007
).
20.
H.
Karimabadi
,
D.
Krauss-Varban
,
N.
Omidi
, and
H. X.
Vu
,
J. Geophys. Res.
104
,
12313
, DOI: 10.1029/1999JA900089 (
1999
).
21.
M.
Swisdak
,
J. F.
Drake
,
M. A.
Shay
, and
B. N.
Rogers
,
J. Geophys. Res.
108
,
1218
, DOI: 10.1029/2002JA009726 (
2003
).
22.
J. E.
Borovsky
and
M.
Hesse
,
Phys. Plasmas
14
,
102309
(
2007
).
23.
J.
Birn
,
J. E.
Borovsky
, and
M.
Hesse
,
Phys. Plasmas
15
,
032101
(
2008
).
24.
J. E.
Borovsky
,
M.
Hesse
,
J.
Birn
, and
M. M.
Kuznetsova
,
J. Geophys. Res.
113
,
A07210
, DOI: 10.1029/2007JA012645 (
2008
).
25.
P. A.
Cassak
and
M. A.
Shay
,
Geophys. Res. Lett.
35
,
L19102
, DOI: 10.1029/2008GL035268 (
2008
).
26.
P. L.
Pritchett
,
J. Geophys. Res.
113
,
A06210
, DOI: 10.1029/2007JA012930 (
2008
).
27.
K. G.
Tanaka
,
A.
Retino
,
Y.
Asano
,
M.
Fujimoto
,
I.
Shinohara
,
A.
Vaivads
,
Y.
Khotyaintsev
,
M.
Andre
,
M. B.
Bavassano-Cattaneo
, and
C. J.
Owen
,
Ann. Geophys.
26
,
2471
(
2008
).
28.
J.
Huang
,
Z. W.
Ma
, and
D.
Li
,
Geophys. Res. Lett.
35
,
L10105
, DOI: 10.1029/2008GL033751 (
2008
).
29.
J.
Huang
and
Z. W.
Ma
,
Chin. J. Geophys.
51
,
960
(
2008
).
30.
F. S.
Mozer
,
V.
Angelopoulos
,
J.
Bonnell
,
K. H.
Glassmeier
, and
J. P.
McFadden
,
Geophys. Res. Lett.
35
,
L17S04
, DOI: 10.1029/2007GL033033 (
2008
).
31.
F. S.
Mozer
,
P.
Pritchett
,
J.
Bonnell
,
D.
Sundqvist
, and
M.
Chang
,
J. Geophys. Res.
113
,
A00C03
, DOI: 10.1029/2008JA013535 (
2008
).
32.
J. E.
Borovsky
,
J. Geophys. Res.
113
,
A08228
, DOI: 10.1029/2007JA012646 (
2008
).
33.
M.
Nakamura
and
M.
Scholer
,
J. Geophys. Res.
105
,
23179
, DOI: 10.1029/2000JA900101 (
2000
).
34.
M.
Swisdak
and
J. F.
Drake
,
Geophys. Res. Lett.
34
,
L11106
, DOI: 10.1029/2007GL029815 (
2007
).
35.
V. M.
Vasyliunas
,
Rev. Geophys.
13
,
303
, DOI: 10.1029/RG013i001p00303 (
1975
).
36.
B. U. Ö.
Sonnerup
, in
Solar System Plasma Physics
, edited by
L. J.
Lanzerotti
,
C. F.
Kennel
, and
E. N.
Parker
(
North-Holland
,
Amsterdam
,
1979
), Vol.
3
, p.
46
.
37.
M. A.
Shay
,
J. F.
Drake
,
R. E.
Denton
, and
D.
Biskamp
,
J. Geophys. Res.
103
,
9165
, DOI: 10.1029/97JA03528 (
1998
).
38.
Y.
Ren
,
M.
Yamada
,
S.
Gerhardt
,
H.
Ji
,
R.
Kulsrud
, and
A.
Kuritsyn
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
055003
(
2005
).
39.
C. D.
Cothran
,
M.
Landreman
,
M. R.
Brown
, and
W. H.
Matthaeus
,
Geophys. Res. Lett.
32
,
L03105
, DOI: 10.1029/2004GL021245 (
2005
).
40.
A. G.
Frank
,
S. Y.
Bogdanov
,
G. V.
Dreiden
,
V. S.
Markov
, and
G. V.
Ostrovskaya
,
Phys. Lett. A
348
,
318
(
2006
).
41.
M. A.
Shay
,
J. F.
Drake
,
M.
Swisdak
, and
B. N.
Rogers
,
Phys. Plasmas
11
,
2199
(
2004
).
42.
A.
Retinó
,
A.
Vaivads
,
M.
André
,
F.
Sahraoui
,
Y.
Khotyaintsev
,
J. S.
Pickett
,
M. B. B.
Cattaneo
,
M. F.
Marcucci
,
M.
Morooka
,
C. J.
Owen
,
S. C.
Buchert
, and
N.
Cornilleau-Wehrlin
,
Geophys. Res. Lett.
33
,
L06101
, DOI: 10.1029/2005GL024650 (
2006
).
43.
G. L.
Siscoe
,
G. M.
Erickson
,
B. U. O.
Sonnerup
,
N. C.
Maynard
,
J. A.
Schoendorf
,
K. D.
Siebert
,
D. R.
Weimer
,
W. W.
White
, and
G. R.
Wilson
,
Geophys. Res. Lett.
29
,
1626
, DOI: 10.1029/2001GL013536 (
2002
).
44.
M.
Hoshino
and
A.
Nishida
,
J. Geophys. Res.
88
,
6926
, DOI: 10.1029/JA088iA09p06926 (
1983
).
45.
M.
Scholer
,
J. Geophys. Res.
94
,
8805
, DOI: 10.1029/JA094iA07p08805 (
1989
).
46.
J. C.
Dorelli
,
M.
Hesse
,
M. M.
Kuznetsova
,
L.
Rastaetter
, and
J.
Raeder
,
J. Geophys. Res.
109
,
A12216
, DOI: 10.1029/2004JA010458 (
2004
).
47.
A. L.
La Belle-Hamer
,
A.
Otto
, and
L. C.
Lee
,
J. Geophys. Res.
100
,
11875
, DOI: 10.1029/95JA00969 (
1995
).
48.
E. R.
Priest
,
V. S.
Titov
,
R. E.
Grundy
, and
A. W.
Hood
,
Proc. R. Soc. London, Ser. A
456
,
1821
(
2000
).
49.
R. P.
Rijnbeek
,
V. S.
Semenov
,
A. A.
Shmalts
,
H. K.
Biernat
,
M. F.
Heyn
, and
B. P.
Besser
,
Planet. Space Sci.
39
,
1377
(
1991
).
50.
D.
Grasso
,
D.
Borgogno
, and
F.
Pegoraro
,
Phys. Plasmas
14
,
055703
(
2007
).
51.
K.
Germaschewski
,
A.
Bhattacharjee
,
C. S.
Ng
,
X.
Wang
, and
L.
Chacon
,
Bull. Am. Phys. Soc.
51
,
312
(
2006
).
52.
B. U. Ö.
Sonnerup
,
J. Geophys. Res.
79
,
1546
, DOI: 10.1029/JA079i010p01546 (
1974
).
You do not currently have access to this content.