来自俄罗斯科学院空间研究所和莫斯科物理技术学院的一组俄罗斯研究人员，发展了霍尔磁流体动力学理论，该理论可描述部分电离等离子体中的热对流，还考虑了粘度和热导率，相关论文发表于《等离子体物理学》期刊。
热对流是较热较轻物质上升、较冷较重物质下沉形成循环流动的过程，在天体物理学、空间物理学及实验室中都有重要作用。当存在强磁场时，对流会转变为磁对流，此时电荷运动和热量流动受磁力线影响。许多现实系统中的等离子体与普通气体混合形成部分电离等离子体，其中电子、离子和中性原子或分子共存，描述此类系统极为复杂。
霍尔磁流体动力学(MHD)将流体视为单一有效流体，其方程包含霍尔电流和双极扩散等关键多组分效应。研究人员将霍尔磁流体动力学方程组推广至以中性组分为主的部分电离等离子体，并纳入粘度和热导率。其中最具挑战的是将各组分能量方程组转换为整个混合物质心的单一方程，且不能丢失粘性、热导率及组分间热交换信息。研究假设电子和离子温度最终收敛到中性气体温度，引入等离子体质心熵概念，证明当中性部分质量占主导时，方程可写成单流体形式。
随后，该理论被应用于经典的瑞利 - 贝纳德问题，即底部加热的流体层中的对流，模型中“流体”为部分电离等离子体并施加垂直磁场，还可考虑系统旋转。基于所得方程，研究人员构建了底部加热的部分电离等离子体层的流体动力学不稳定性问题，推导出不稳定性增长速率的解析公式，确定了不同扩散过程组合占主导地位的区域。
这项新理论及其衍生关系有广泛潜在应用。在太阳大气中，部分电离和双极扩散对热不稳定性形成至关重要;在星际介质的分子云中，中性气体影响物质抵抗自身引力的方式，关乎恒星形成;在实验室装置中，气体放电等离子体部分电离，中性气体决定等离子体化学反应和热分布，对材料加工和生物医学应用重要。
莫斯科物理技术学院空间物理系研究生蒂格兰·加尔斯蒂安评论称，该研究通过精心选择变量和考虑中性气体作用，将复杂图景简化为简洁理论，简化了计算，使物理图景更清晰。了解对流模式相关特性，未来有助于解读天文观测、优化实验室实验及设计新型装置。
