Recently, “phase diagrams” of magnetic reconnection were developed to graphically organize the present knowledge of what type, or phase, of reconnection is dominant in systems with given characteristic plasma parameters. Here, a number of considerations that require caution in using the diagrams are pointed out. First, two known properties of reconnection are omitted from the diagrams: the history dependence of reconnection and the absence of reconnection for small Lundquist number. Second, the phase diagrams mask a number of features. For one, the predicted transition to Hall reconnection should be thought of as an upper bound on the Lundquist number, and it may happen for considerably smaller values. Second, reconnection is never “slow,” it is always “fast” in the sense that the normalized reconnection rate is always at least 0.01. This has important implications for reconnection onset models. Finally, the definition of the relevant Lundquist number is nuanced and may differ greatly from the value based on characteristic scales. These considerations are important for applications of the phase diagrams. This is demonstrated by example for solar flares, where it is argued that it is unlikely that collisional reconnection can occur in the corona.

1.
J. W.
Dungey
,
Philos. Mag.
44
,
725
(
1953
).
2.
A.
Bhattacharjee
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
42
,
365
(
2004
).
3.
E. G.
Zweibel
and
M.
Yamada
,
Annu. Rev. Astron. Astrophys.
47
,
291
(
2009
).
4.
M.
Yamada
,
R.
Kulsrud
, and
H.
Ji
,
Rev. Mod. Phys.
82
,
603
(
2010
).
5.
W.
Daughton
and
V.
Roytershteyn
,
Space Sci. Rev.
172
,
271
(
2012
).
6.
P. A.
Cassak
and
M. A.
Shay
,
Space Sci. Rev.
172
,
283
(
2012
).
7.
M.
Hesse
,
T.
Neukirch
,
K.
Schindler
,
M.
Kuznetsova
, and
S.
Zenitani
,
Space Sci. Rev.
160
,
3
(
2011
).
8.
D. I.
Pontin
,
Adv. Space Res.
47
,
1508
(
2011
).
9.
F. S.
Mozer
and
P. L.
Pritchett
,
Space Sci. Rev.
158
,
119
(
2011
).
10.
D. A.
Uzdensky
,
Space Sci. Rev.
160
,
45
(
2011
).
11.
12.
D.
Biskamp
,
Magnetic Reconnection in Plasmas
(
Cambridge University Press
,
Cambridge, UK
,
2000
).
13.
E.
Priest
and
T.
Forbes
,
Magnetic Reconnection
(
Cambridge University Press
,
2000
).
14.
Reconnection of Magnetic Fields, edited by
J.
Birn
and
E.
Priest
(
Cambridge University Press
,
2007
).
15.
P. A.
Sweet
, in
Electromagnetic Phenomena in Cosmical Physics
, edited by
B.
Lehnert
(
Cambridge University Press
,
New York
,
1958
), p.
123
.
16.
E. N.
Parker
,
J. Geophys. Res.
62
,
509
, doi: (
1957
).
17.
D.
Biskamp
,
Phys. Fluids
29
,
1520
(
1986
).
18.
D. A.
Uzdensky
and
R. M.
Kulsrud
,
Phys. Plasmas
7
,
4018
(
2000
).
19.
H.
Ji
,
M.
Yamada
,
S.
Hsu
, and
R.
Kulsrud
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
3256
(
1998
).
20.
F.
Trintchouk
,
M.
Yamada
,
H.
Ji
,
R. M.
Kulsrud
, and
T. A.
Carter
,
Phys. Plasmas
10
,
319
(
2003
).
21.
I.
Furno
,
T. P.
Intrator
,
E. W.
Hemsing
,
S. C.
Hsu
,
S.
Abbate
,
P.
Ricci
, and
G.
Lapenta
,
Phys. Plasmas
12
,
055702
(
2005
).
22.
E. N.
Parker
,
Ap. J.
8
,
177
(
1963
).
23.
H. E.
Petschek
, in
AAS/NASA Symposium on the Physics of Solar Flares
, edited by
W. N.
Ness
(
NASA
,
Washington, DC
,
1964
), p.
425
.
24.
M.
Ugai
and
T.
Tsuda
,
J. Plasma Phys.
17
,
337
(
1977
).
25.
T.
Sato
and
T.
Hayashi
,
Phys. Fluids
22
,
1189
(
1979
).
26.
R. M.
Kulsrud
,
Earth, Planets Space
53
,
417
(
2001
).
27.
A. Y.
Aydemir
,
Phys. Fluids B
4
,
3469
(
1992
).
28.
J.
Birn
,
J. F.
Drake
,
M. A.
Shay
,
B. N.
Rogers
,
R. E.
Denton
,
M.
Hesse
,
M.
Kuznetsova
,
Z. W.
Ma
,
A.
Bhattacharjee
,
A.
Otto
 et al.,
J. Geophys. Res.
106
,
3715
, doi: (
2001
).
29.
M. A.
Shay
,
J. F.
Drake
,
B. N.
Rogers
, and
R. E.
Denton
,
Geophys. Res. Lett.
26
,
2163
, doi: (
1999
).
30.
E. N.
Parker
,
Ap. J.
180
,
247
(
1973
).
31.
T.
Nagai
,
I.
Shinohara
,
M.
Fujimoto
,
M.
Hoshino
,
Y.
Saito
,
S.
Machida
, and
T.
Mukai
,
J. Geophys. Res.
106
,
25929
, doi: (
2001
).
32.
M.
Øieroset
,
T. D.
Phan
,
M.
Fujimoto
,
R. P.
Lin
, and
R. P.
Lepping
,
Nature (London)
412
,
414
(
2001
).
33.
J. D.
Scudder
,
F. S.
Mozer
,
N. C.
Maynard
,
P. A.
Puhl-quinn
,
Z. W.
Ma
, and
C. T.
Russell
,
J. Geophys. Res.
107
,
1294
, doi: (
2002
).
34.
F.
Mozer
,
S. D.
Bale
, and
T. D.
Phan
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
015002
(
2002
).
35.
A.
Runov
,
R.
Nakamura
,
W.
Baumjohann
,
R. A.
Treumann
,
T. L.
Zhang
,
M.
Volwerk
,
Z.
Vörös
,
A.
Balogh
,
K.-H.
Glabmeier
,
B.
Klecker
 et al.,
Geophys. Res. Lett.
30
,
1579
, doi: (
2003
).
36.
A. L.
Borg
,
M.
Øieroset
,
T. D.
Phan
,
F. S.
Mozer
,
A.
Pedersen
,
C.
Mouikis
,
J. P.
McFadden
,
C.
Twitty
,
A.
Balogh
, and
H.
Rème
,
Geophys. Res. Lett.
32
,
L19105
, doi: (
2005
).
37.
T. D.
Phan
,
J. F.
Drake
,
M. A.
Shay
,
F. S.
Mozer
, and
J. P.
Eastwood
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
255002
(
2007
).
38.
J. P.
Eastwood
,
T. D.
Phan
,
M.
Øieroset
, and
M. A.
Shay
,
J. Geophys. Res.
115
,
A08215
, doi: (
2010
).
39.
Y.
Ren
,
M.
Yamada
,
S.
Gerhardt
,
H.
Ji
,
R.
Kulsrud
, and
A.
Kuritsyn
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
055003
(
2005
).
40.
C. D.
Cothran
,
M.
Landreman
,
M. R.
Brown
, and
W. H.
Matthaeus
,
Geophys. Res. Lett.
32
,
L03105
, doi: (
2005
).
41.
M.
Yamada
,
Y.
Ren
,
H.
Ji
,
J.
Breslau
,
S.
Gerhardt
,
R.
Kulsrud
, and
A.
Kuritsyn
,
Phys. Plasmas
13
,
052119
(
2006
).
42.
A. G.
Frank
,
S. Y.
Bogdanov
,
G. V.
Dreiden
,
V. S.
Markov
, and
G. V.
Ostrovskaya
,
Phys. Lett. A
348
,
318
(
2006
).
43.
N. F.
Loureiro
,
A. A.
Schekochihin
, and
S. C.
Cowley
,
Phys. Plasmas
14
,
100703
(
2007
).
44.
A.
Bhattacharjee
,
Y.-M.
Huang
,
H.
Yang
, and
B.
Rogers
,
Phys. Plasmas
16
,
112102
(
2009
).
45.
B.
Kliem
, in
Proceedings of CESRA Workshop
, edited by
A. O.
Benz
and
A.
Krueger
,
1995
, Vol. 444, p.
93
.
46.
47.
W.
Daughton
,
V.
Roytershteyn
,
B. J.
Albright
,
H.
Karimabadi
,
L.
Yin
, and
K. J.
Bowers
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
065004
(
2009
).
48.
P. A.
Cassak
,
M. A.
Shay
, and
J. F.
Drake
,
Phys. Plasmas
16
,
120702
(
2009
).
49.
Y.-M.
Huang
and
A.
Bhattacharjee
,
Phys. Plasmas
17
,
062104
(
2010
).
50.
Y.-M.
Huang
,
A.
Bhattacharjee
, and
B. P.
Sullivan
,
Phys. Plasmas
18
,
072109
(
2011
).
51.
H.
Ji
and
W.
Daughton
,
Phys. Plasmas
18
,
111207
(
2011
).
52.
M. A.
Shay
,
J. F.
Drake
,
R. E.
Denton
, and
D.
Biskamp
,
J. Geophys. Res.
25
,
9176
, doi: (
1998
).
53.
B. N.
Rogers
,
R. E.
Denton
,
J. F.
Drake
, and
M. A.
Shay
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
195004
(
2001
).
54.
P. A.
Cassak
,
M. A.
Shay
, and
J. F.
Drake
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
235002
(
2005
).
55.
L.
Zakharov
,
B.
Rogers
, and
S.
Migliuolo
,
Phys. Fluids B
5
,
2498
(
1993
).
56.
B.
Rogers
and
L.
Zakharov
,
Phys. Plasmas
2
,
3420
(
1995
).
57.
X.
Wang
,
A.
Bhattacharjee
, and
Z. W.
Ma
,
J. Geophys. Res.
105
,
27633
, doi: (
2000
).
58.
P. A.
Cassak
,
J. F.
Drake
, and
M. A.
Shay
,
Phys. Plasmas
14
,
054502
(
2007a
).
59.
B. P.
Sullivan
,
A.
Bhattacharjee
, and
Y.-M.
Huang
,
Phys. Plasmas
17
,
114507
(
2010
).
60.
K.
Shibata
and
S.
Tanuma
,
Earth, Planets Space
53
,
473
(
2001
).
61.
W. H.
Matthaeus
and
S. L.
Lamkin
,
Phys. Fluids
28
,
303
(
1985
).
62.
W. H.
Matthaeus
and
S. L.
Lamkin
,
Phys. Fluids
29
,
2513
(
1986
).
63.
A.
Lazarian
and
E.
Vishniac
,
Ap. J.
517
,
700
(
1999
).
64.
Q.-L.
Fan
,
X.-S.
Feng
, and
C.-Q.
Xiang
,
Phys. Plasmas
11
,
5605
(
2004
).
65.
D.
Smith
,
S.
Ghosh
,
P.
Dmitruk
, and
W. H.
Matthaeus
,
Geophys. Res. Lett.
31
,
L02805
, doi: (
2004
).
66.
G.
Kowal
,
A.
Lazarian
,
E. T.
Vishniac
, and
K.
Otmianowska-Mazur
,
Ap. J.
700
,
63
(
2009
).
67.
N. F.
Loureiro
,
D. A.
Uzdensky
,
A. A.
Schekochihin
,
S. C.
Cowley
, and
T. A.
Yousef
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
399
,
L146
(
2009
).
68.
M.
Skender
and
G.
Lapenta
,
Phys. Plasmas
17
,
022905
(
2010
).
69.
M.
Hesse
,
J.
Birn
, and
S.
Zenitani
,
Phys. Plasmas
18
,
042104
(
2011b
).
70.
P. A.
Cassak
,
M. A.
Shay
, and
J. F.
Drake
,
Phys. Plasmas
17
,
062105
(
2010
).
71.
M. A.
Shay
and
J. F.
Drake
,
Geophys. Res. Lett.
25
,
3759
, doi: (
1998
).
72.
M.
Hesse
,
K.
Schindler
,
J.
Birn
, and
M.
Kuznetsova
,
Phys. Plasmas
6
,
1781
(
1999
).
73.
J. D.
Huba
and
L. I.
Rudakov
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
175003
(
2004
).
74.
M. A.
Shay
,
J. F.
Drake
, and
M.
Swisdak
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
155002
(
2007
).
75.
L. S.
Shepherd
and
P. A.
Cassak
,
J. Geophys. Res.
117
,
A10101
, doi: (
2012
).
76.
P. A.
Cassak
,
J. F.
Drake
,
M. A.
Shay
, and
B.
Eckhardt
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
215001
(
2007b
).
77.
L. S.
Shepherd
and
P. A.
Cassak
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
015004
(
2010
).
78.
M.
Pretko
,
M.
Swisdak
,
P. A.
Cassak
, and
J. F.
Drake
, “
Investigation of the transition between plasmoid-dominated and Hall magnetic reconnection
” (unpublished).
79.
L.
Spitzer
and
R.
Härm
,
Phys. Rev.
89
,
977
(
1953
).
80.
F. L.
Waelbroeck
,
Phys. Fluids B
1
,
2372
(
1989
).
81.
D. W.
Longcope
and
S. C.
Cowley
,
Phys. Plasmas
3
,
2885
(
1996
).
82.
J. K.
Edmondson
,
S. K.
Antiochos
,
C. R.
DeVore
, and
T. H.
Zurbuchen
,
Ap. J.
718
,
72
(
2010
).
83.
M. A.
Shay
,
J. F.
Drake
,
M.
Swisdak
, and
B. N.
Rogers
,
Phys. Plasmas
11
,
2199
(
2004
).
84.
P. A.
Cassak
,
J. F.
Drake
, and
M. A.
Shay
,
Ap. J.
644
,
L145
(
2006
).
85.
P. A.
Cassak
and
J. F.
Drake
,
Ap. J. Lett.
707
,
L158
(
2009
).
86.
A. N.
Simakov
,
L.
Chacón
, and
D.
Knoll
,
Phys. Plasmas
13
,
082103
(
2006
).
87.
M.
Velli
, private communication (
2010
).
88.
A.
Ciaravella
and
J. C.
Raymond
,
Ap. J.
686
,
1372
(
2008
).
89.
J.
Lin
,
J.
Li
,
Y.-K.
Ko
, and
J. C.
Raymond
,
Ap. J.
693
,
1666
(
2009
).
90.
D. E.
McKenzie
and
H. S.
Hudson
,
Ap. J.
519
,
L93
(
1999
).
91.
D. E.
McKenzie
,
Sol. Phys.
195
,
381
(
2000
).
92.
L. J.
Guo
,
A.
Bhattacharjee
, and
Y.-M.
Huang
, in
SHINE Workshop oral presentation
,
2012
.
93.
J. F.
Drake
,
M.
Swisdak
,
K. M.
Schoeffler
,
B. N.
Rogers
, and
S.
Kobayashi
,
Geophys. Res. Lett.
33
,
L13105
, doi: (
2006
).
94.
W.
Daughton
,
J.
Scudder
, and
H.
Karimabadi
,
Phys. Plasmas
13
,
072101
(
2006
).
95.
R. L.
Fermo
,
J. F.
Drake
, and
M.
Swisdak
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
255005
(
2012
).
96.
R. L.
Fermo
,
J. F.
Drake
, and
M.
Swisdak
,
Phys. Plasmas
17
,
010702
(
2010
).
97.
D. A.
Uzdensky
,
N. F.
Loureiro
, and
A. A.
Schkochihin
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
235002
(
2010
).
98.
G. L.
Delzanno
and
J. M.
Finn
,
Phys. Plasmas
15
,
032904
(
2008
).
99.
Y.-M.
Huang
and
E. G.
Zweibel
,
Phys. Plasmas
16
,
042102
(
2009
).
100.
D. I.
Pontin
and
Y.-M.
Huang
,
Ap. J.
756
,
7
(
2012
).
You do not currently have access to this content.