Dropouts of Fully Stripped Ions in the Solar Wind: A Diagnostic for Wave Heating versus Reconnection
ACE卫星上的SWICS仪器在缓慢的太阳风和行星际日冕物质抛射(ICME)中探测到频繁的间隔,其中C6+和其他完全剥离的离子被强烈耗尽,尽管Si和Fe等元素的电离状态表明这些离子应该存在。有人认为,这些异常值或丢失事件可以用共振回旋加速器加热过程来解释,因为这些离子都具有与He 2+相同的回旋频率。我们调查这些离群事件形成的日冕区域。它必须高于电离冻结高度和过渡到无碰撞等离子体条件,但足够低,风仍然感受到太阳引力的影响。我们认为,辍学事件对应于相对密集的气泡中的加热减少,因为阿尔芬速度的局部变化改变阿尔芬波的反射和湍流级联。结果,完全剥离的离子的回旋频率下的波功率被He 2+吸收,并且可能无法将其他完全剥离的离子加热到足以克服太阳引力。如果这幅图得到证实,它可能有助于区分太阳风的共振回旋加热和随机加热模型。
2022-08-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton heating by pick-up ion driven cyclotron waves in the outer heliosphere: Hybrid expanding box simulations
利用一维混合膨胀箱模型研究了日球层外太阳风的特性。我们假设一个质子-电子等离子体与严格的横向环境磁场,旁边的膨胀,我们考虑到连续注入的冷拾取质子之间的电荷交换过程的影响太阳风质子和星际起源的氢。注入的冷拾取质子形成一个环形分布函数,迅速变得不稳定并产生阿尔文回旋波。阿尔文回旋波将拾取的质子散射到球壳分布函数中,由于膨胀驱动的冷却,球壳分布函数随时间变厚。阿尔芬回旋波通过回旋共振在垂直于环境磁场的方向上加热太阳风质子。稍后,阿尔文回旋波变得参数不稳定,产生的离子声波通过朗道共振在平行方向上加热质子。由此产生的太阳风质子的加热在膨胀时间尺度上是有效的。
2016-09-07 astro-ph.SR physics.space-ph
5-minute Solar Oscillations and Ion Cyclotron Waves in the Solar Wind
本文研究了光球5分钟振荡对太阳风中离子回旋波的影响。假设太阳风中的离子回旋波在光球运动驱动的阿尔芬波的影响下经历特征周期为5分钟的调制。本文提出的理论预言了离子回旋波的深度频率调制。频率调制主要来自IMF谱线取向的变化。反过来,方向的变化是由从太阳传播的阿尔芬波引起的。为了验证理论预测,我们分析了超低频(ULF)地球电磁波的记录,以找到永久准单色振荡的自然起源在Pc 1 -2频带(0.1-5 Hz),其载波频率随时间在很大范围内变化。结果发现,在南极靠近南地磁极的东方站观测到了所谓的“蛇形发射”(SE)。SE的永久性、频率范围和深度调频对应于太阳风中离子回旋波的定性性质。清楚地表达了5分钟调制的载波频率是特别重要的特征SE在本工作的上下文中。我们相信,我们已经发现了太阳在地球上的5分钟振荡的非平凡表现。
2015-04-01 astro-ph.SR physics.space-ph
Ion-cyclotron Resonance with Streaming Bi-Maxwellian Distribution
本文研究了太阳风体速度对离子回旋波传播特性的影响。我们的模型是基于动力学理论。我们求解了O-VI离子的Vlasov方程,得到了ICW的色散关系。流双麦克斯韦速度分布的介质的折射率被证明是高于双麦克斯韦速度分布。太阳极冕洞等离子体的整体速度使折射率值增加了1.5倍(3),当包括(忽略)剩余贡献时。羽流间通道与羽流通道在日冕底部的折射率之比也高于我们发现的双麦克斯韦速度分布,即$k_{interplume}/k_{plume}=2.5$。
2012-12-25 astro-ph.SR
Time-dependent occurrence rate of electromagnetic cyclotron waves in the solar wind: evidence for effect of alpha particles?
以往的研究表明,在太阳风中广泛存在质子回旋频率附近的电磁回旋波,且大多数是左旋极化波。本函利用STEREO任务的磁场数据,对ECW进行了长达7年的调查,计算了不同极化方向ECW的发生率。结果表明,对于右旋极化的ECW,其出现率几乎是一个常数,而对于左旋极化的ECW,其出现率变化很大。等离子体条件的进一步研究表明,LH ECW优先发生在等离子体的特征在于较高的温度,较低的密度,和较大的速度。LH ECW的发生率和环境等离子体的性质之间的一些相当大的相关性进行了讨论。本研究为α粒子对ECW产生的影响提供了证据。
2017-09-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Resonant Interactions Between Protons and Oblique Alfvén/Ion-Cyclotron Waves
离子与Alfvén/ion-cyclotron(A/IC)波之间的共振相互作用可能在快速太阳风的加热和加速中起重要作用。虽然这种相互作用已被广泛研究的“平行”波,其波矢量${\bf k}$对齐的背景磁场${\bf B}_0$,更少的是已知的离子和倾斜的A/IC波之间的相互作用,其中${\bf k}$和${\bf B}_0$之间的角度$θ$是非零的。在本文中,我们提出了新的数值计算结果的质子和斜A/IC波之间的共振回旋相互作用在无碰撞的低β等离子体,如太阳日冕。我们发现,如果一些机制产生倾斜的高频A/IC波,然后这些波最初修改质子分布函数的方式,它变得不稳定的平行波。然后平行波被放大到这样一个点,即它们在波与粒子共振的大平行波数处支配波能量。这些波的俯仰角散射导致等离子体朝着一种状态发展,在这种状态下,质子分布沿着速度空间中一组特定的嵌套“散射面”是恒定的,其形状已经在前面计算过。当分布函数接近这种状态时,平行A/IC波频率的虚部不断地向零下降,但斜波继续经历回旋阻尼,同时使质子扩散穿过这些动力学壳层到达更高的能量。我们的结论是,倾斜的A/IC波可以更有效地加热质子比平行的A/IC波,因为倾斜波的等离子体不松弛朝向一个状态,其中质子阻尼的倾斜A/IC波停止。
2009-12-28 astro-ph.SR
On the Interpretation of Magnetic Helicity Signatures in the Dissipation Range of Solar Wind Turbulence
对太阳风中小尺度湍流波动的测量发现了一个非零的右手磁螺旋度。这已被解释为离子回旋阻尼的证据。然而,理论和经验证据表明,太阳风湍流中的大部分能量存在于低频各向异性动力学阿尔芬波波动中,这些波动不受离子回旋阻尼的影响。我们表明,由动力阿尔芬波的耗散范围也产生了一个净右手波动磁螺旋签名与观测一致。因此,所观察到的磁螺旋特征并不一定意味着离子回旋阻尼在太阳风中是非常重要的。
2009-10-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Does Turbulence along the Coronal Current Sheet Drive Ion Cyclotron Waves?
本文报道了在电流片边界处存在由湍流驱动的离子回旋波的证据。通过充分利用帕克太阳探测器和太阳轨道飞行器上的梅蒂斯日冕仪进行的联合观测的潜力,可以将太阳风的局部测量与日冕的大尺度结构联系起来。结果表明,电流片层的动力学产生了湍流,这反过来又产生了足够强的温度各向异性,使太阳风等离子体不稳定到各向异性驱动的不稳定性,如阿尔文离子回旋加速器,镜像模式和消防水龙带不稳定性。对高频磁波动的极化状态的研究表明,离子回旋波确实存在于电流片上,从而将远程成像的日冕源区的磁拓扑结构与现场观察到的波爆发联系起来。目前的研究结果可能会允许改进的国家的最先进的模型的基础上的离子回旋机制,提供新的见解日冕加热过程中所涉及的。
2023-02-21 astro-ph.SR
Extended Cyclotron Resonant Heating of the Turbulent Solar Wind
基于 Parker Solar Probe 观测与准线性理论,研究发现15–55太阳半径快速太阳风中的离子回旋波加热率占湍流级联率显著比例,是重要耗散机制。
2024-06-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The In Situ Signature of Cyclotron Resonant Heating
磁化湍流的耗散是描述日冕和风等天体物理环境中加热和能量传递的重要范例;然而,耗散和加热背后的特定无碰撞过程仍然相对不受测量的约束。遥感观测表明,在日冕中存在强烈的温度各向异性,这与回旋共振加热相一致。在太阳风中,原位磁场测量揭示了回旋波的存在,而测得的离子速度分布函数暗示了回旋共振的活跃存在。在这里,我们提出了帕克太阳探测器的观测,连接存在的离子回旋波直接共振阻尼在所观察到的质子速度分布的签名。我们发现,所观察到的回旋波人口相空间分布的共振准线性扩散和陡峭的湍流谱在离子回旋共振尺度预测的平坦化相一致。在测得的速度分布函数,回旋共振平坦较弱,分布几乎均匀地受到离子回旋波阻尼,而不是发射,表明分布可以阻尼观察到的波人口。这些结果与太阳风中的主动回旋加热是一致的。
2022-11-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Coherence of ion cyclotron resonance for damping ion cyclotron waves in space plasmas
离子回旋共振是无碰撞等离子体中通过场-粒子相互作用实现能量转换的基本过程之一。然而,离子回旋共振的关键证据(即,电磁场和离子相空间密度之间的相干性)以及由此产生的离子回旋波(ICW)的衰减。通过对磁层多尺度(MMS)卫星对空间等离子体的高质量测量,发现波电磁场矢量和扰动离子速度分布的体速度都围绕背景磁场旋转。此外,我们发现,在离子速度分布函数和波电场矢量的波动中心之间的绝对陀螺相位角差落在(0,90)度的范围内,与正在进行的能量转换从波场粒子。通过调用等离子体动力学理论,我们证明了场粒子相关的阻尼离子回旋波在我们的理论模型与我们的观察相匹配。波电场矢量($δ\mathbf{E'}_{\mathrm {wave,\perp}}$)、离子电流密度($δ\mathbf{J}_\mathrm {i,\perp}$)和能量转移率($δ\mathbf{J}_\mathrm {i,\perp}\cdot δ\mathbf{E'}_{\mathrm {wave,\perp}}$)均呈现准周期振荡,电磁场对离子的积分功为正,表明离子主要由电场的垂直分量通过回旋共振激发.因此,我们对MMS观测和动力学理论的综合分析为空间等离子体的ICW阻尼提供了直接、深入和全面的证据。
2022-02-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Effects of Non-Equilibrium Velocity Distributions on Alfvén Ion-Cyclotron Waves in the Solar Wind
本研究利用ALPS求解器对比太阳风质子实测VDFs与双麦克斯韦拟合VDFs的阿尔文模特性,发现VDF结构对波增长/阻尼率影响显著,解释了双麦克斯韦模型不稳定性阈值无法完全约束观测的问题。
2023-08-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Cascade and Damping of Alfvén-Cyclotron Fluctuations: Application to Solar Wind Turbulence
磁场的存在将导致各向异性的能量级联和天体物理湍流的耗散。利用扩散近似和线性耗散率,数值研究了太阳等离子体中Alfvén回旋涨落的级联和阻尼。对于各向同性的情况下,稳态湍流谱在惯性范围内几乎是各向同性的,并且可以用谱指数为-3/2的单一幂律函数拟合,类似于Iroshnikov-Kraichnan现象。在磁流体动力学范围之外,动力学效应使光谱在较高波数处变得较软。在耗散范围内,湍流谱在波数处截止,其中阻尼率变得与级联率相当,并且截止波数随波传播方向而变化。各向同性模型的角平均湍流谱类似于破缺的幂律。考虑多普勒效应后,该模型自然地再现了太阳风中幂律湍流谱的破裂,并预测了较高的破裂频率总是伴随着较软的耗散范围谱,这可能是由于湍流强度、等离子体β的倒数和/或太阳风速度与平均磁场之间的夹角的增加造成的。这些预测可以通过与更精确的观测进行详细的比较来检验。
2009-03-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Ion Heating in Inhomogeneous Expanding Solar Wind Plasma: The Role of Parallel and Oblique Ion-Cyclotron Waves
日冕洞的遥感观测表明,重离子比质子热,并且它们的温度是各向异性的。对快速太阳风流的现场观测为湍流阿尔文波谱、左旋极化离子回旋波和He $^{++}$ -太阳风等离子体中的质子漂移-提供了直接证据,这种漂移可通过离子的共振吸收和垂直加热产生温度各向异性。此外,预计太阳风在接近太阳的尺度上是不均匀的。用2.5维混合程序研究了非均匀等离子体中太阳风离子的加热。我们包括膨胀的太阳风在一个不均匀的等离子体背景下,结合的影响的湍流波谱Alfvénic波动和初始离子质子漂移。我们研究了这些效应对垂直离子加热和冷却的影响,以及对非均匀背景风中磁涨落谱的影响。我们发现,在等离子体中的不均匀性导致增强加热相比,均匀的太阳风,并在太阳风等离子体的斜波的显着功率的产生。膨胀引起的冷却效应对于超阿尔夫文漂移并不显著,并且当我们包括不均匀的背景密度时进一步减弱。我们重现离子温度各向异性观察和以前的模型,这是目前无论垂直冷却由于太阳风膨胀。我们的结论是小尺度的不均匀性,在内部日光层可以显着影响共振波离子加热。
2014-09-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Cyclotron breaking: a mechanism for parallel ion cyclotron waves to heat the fast solar wind
University of New Hampshire(新罕布什尔大学);Dartmouth College(达特茅斯学院);University of California, Berkeley(加利福尼亚大学伯克利分校)
提出“回旋破碎”机制,解释帕克太阳探测器观测到的平行离子回旋波如何通过准线性聚焦不稳定性产生并在传播中阻尼加热太阳风。
2026-05-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Plasma Waves near the Electron Cyclotron Frequency in the near-Sun Solar Wind
基于帕克太阳探测器数据,研究近太阳太阳风中电子回旋频率附近的等离子体波,识别出静电哨声模波和电子伯恩斯坦波,并发现其与电子热通量调节及低湍流近径向磁场相关。
2024-04-21 astro-ph.SR physics.space-ph
Clumpy wind studies and the non-detection of cyclotron line in OAO 1657-415
大质量恒星的风被怀疑是不均匀的(或clusified),这使它们的质量损失率的测量产生偏差。在高质量X射线双星(HMXB)中,紧凑的物体可以被用作轨道X射线点源来探测风并限制其团块。我们用非同时NuSTAR和NICER观测对HMXB OAO 1657-415进行光谱定时分析。我们从能量分辨的光变曲线计算硬度比,并使用自适应重组技术,因此我们选择适当的时间段来搜索几百到几千秒的时间尺度上的快速光谱变化。铁K $α$谱线的柱密度和强度有很强的相关性,记录的光谱变化与来自cluerous风的吸积相一致。我们还说明了一种新的框架,以更准确地测量团簇的大小,质量HMXB的吸收测量和轨道参数的来源。然后,我们讨论了目前的X射线航天器在这种测量和未来的X射线任务的前景所带来的局限性。我们发现,源脉冲轮廓显示出适度的依赖于能量。我们确定了一个以前未检测到的下降脉冲轮廓可见整个NuSTAR观测自旋相位0.15附近可能造成的内在变化吸积几何接近中子星。在NuSTAR的时间平均谱或相位分辨谱中,我们没有发现任何关于$\sim$ 36 keV回旋线的证据。
2023-02-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Prediction of the Proton-to-Total Turbulent Heating in the Solar Wind
本文采用最近的湍流加热处方预测的比率质子总加热由于动力学耗散的Alfvenic湍流作为日心距离的函数。与最近对高速太阳风中湍流加热比的经验估计相比,当R >~ 0.8 AU时,该预测与经验估计吻合较好,但在较小的日心半径下,预测的离子加热比经验估计要少。在这些较小的半径,湍流加热处方,计算的回旋极限,失败,因为湍流级联预计达到质子回旋频率之前,朗道阻尼终止级联。这些结果表明,湍流级联可以达到质子回旋频率在R <~ 0.8 AU,导致一个更高的水平的质子加热比预测的湍流加热处方的回旋极限。在较大的日心半径,R >~ 0.8 AU,这个湍流加热处方包含了所有必要的物理机制,需要重现经验估计的质子总加热比。
2011-06-21 astro-ph.SR
An anisotropic-Alfvenic-turbulence-based solar wind model with proton temperature anisotropy
太阳风如何被加速到超音速与它如何被加热密切相关。基于离子回旋共振的机制已经成功地解释了大量的观测结果,特别是那些关于冕洞上方显著的离子温度各向异性的观测结果。然而,它们与湍流理论不一致,湍流理论认为像日冕这样的低β介质中的湍流级联应该在垂直而不是平行方向上进行,这意味着在离子回旋频率范围内离子通过离子回旋共振吸收的能量很少。最近提出了一种基于太阳风粒子和各向异性湍流之间相互作用的机制,其中垂直质子能量增加是通过随机加热实现的(Alberran等人,2011年)。我们通过适当考虑质子温度各向异性对阿尔芬波传播的影响,电子能量的辐射损失,以及自然伴随着太阳风在日冕中的场线曲率,扩展了这一有前途的机制。虽然这种机制在以前的研究中被证明适用于极地快速太阳风,我们在这里首次证明,它也适用于沿场线边界的流光头盔流动的慢风。
2012-11-30 astro-ph.SR
Correlations between the proton temperature anisotropy and transverse high-frequency waves in the solar wind
本文研究了等离子体坐标系中频率在$0.01$和$1$之间的横波的功率密度与质子的垂直和平行温度之比之间的关系。波功率谱是从高分辨率的三维磁场矢量分量进行评估,离子温度是从Helios-2主要任务期间在距太阳0.3~AU和0.9~AU的径向距离处的快速太阳风中测量的速度分布函数导出的。从我们的统计分析,我们得到了一个惊人的质子温度比的增加和波功率谱的增强之间的相关性。在太阳附近,波功率的横向部分通常比纵向部分高出一个数量级以上。此外,所测得的离子温度各向异性似乎是有限的离子回旋不稳定性的理论阈值。这表明高频阿尔文回旋波调节质子温度各向异性。
2010-08-03 astro-ph.SR
Observations and models of slow solar wind with Mg9+ ions in quiescent streamers
静止流光的特征是一个特殊的紫外线特征,正如SOHO上的紫外线和日冕光谱仪(UNOPS)的观测结果所指出的那样:重离子发射线(如OVI)的强度显示相对于边缘较暗的核心。以前的模型表明,重离子流发射的结构与流腿处的慢太阳风的加速区域和流芯中的重力沉降过程有关。太阳活动极小期日冕流光中Mg ~(9+)离子极紫外辐射的观测结果是由Udron仪器首次报道的。Mg X 625 A的发射比OVI 1032 A的发射小一个数量级,需要更长的暴露时间才能获得统计学显著的结果。在这里,MgX日冕观测进行了分析和比较,第一次,在氢和OVI排放的太阳最小流光结构。我们采用2.5D三流体模型,以前开发的研究的性质的O 5+离子的流光,并计算第一次的密度,温度,和流出结构的Mg 9+离子在太阳极小流光。Mg 9+离子加热的经验径向加热功能的约束下观察的动力学离子温度从MgX发射线轮廓。Mg 9+密度、温度和流出速度的详细结构由库仑动量和能量交换以及在流注的三流体模型中与电子和质子的电磁相互作用确定。该模型的结果是在良好的定性协议与观测,并提供见解的磁结构的流光,慢太阳风源,重离子的相对丰度之间的可能联系。
2012-11-26 astro-ph.SR
Electromagnetic ion-cyclotron instability in a dusty plasma with product-bi-kappa distributions for the plasma particles
研究了尘埃等离子体中平行传播的离子回旋波的色散关系,考虑了等离子体粒子沿垂直方向的速度色散大于沿平行方向的速度色散的情况,并考虑了等离子体粒子采用乘积双κ(PBK)速度分布的情况.数值求解色散关系得到的结果表明,在电子具有各向同性麦克斯韦分布,离子具有PBK分布的情况下,电磁离子回旋不稳定性(EMIC)的发生,并表明PBK离子分布的kappa指数的减小导致增长率的大小和不稳定性发生的波数范围的显著增加.另一方面,对于离子的各向异性麦克斯韦分布和电子的PBK分布,PBK电子分布中的kappa指数的减小有助于降低EMIC不稳定性的增长率,但降低效果不如具有相同$κ$指数的离子PBK分布所获得的增加明显。得到的结果还表明,作为一般规则,尘埃人口的存在有助于减少增长率和范围的大小的不稳定性,但在小kappa指数的PBK离子分布的情况下,不稳定性可能会继续发生的尘埃人口,这将完全消除双麦克斯韦离子分布的情况下的不稳定性。还可以看出,对于等效的有效温度值,由于离子PBK分布中的kappa指数引起的各向异性在产生EMIC不稳定性方面不如垂直和平行离子温度的比率有效。
2016-12-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Variability in X-ray line ratios in helium-like ions of massive stars: the wind-driven case
高光谱分辨率和长曝光时间提供了大质量恒星X射线波长数据质量的前所未有的水平。发射X射线的等离子体的一个关键诊断是类氦三重态的fir线。特别是,由于辐射泵浦效应,禁止的相互组合线光度比,R=f/i,可以用来确定热等离子体的大质量恒星的UV明亮的光球的接近。此外,大型观测计划的时代还允许对谱线变异性进行调查。这个贡献是第二个探索如何在线比的变化可以提供新的诊断信息,在一个大规模的星风分布的X射线。虽然有许多方法可以驱动线比的可变性,但我们使用可变质量损失作为说明性示例。f/i比可以由于不断变化的风特性而被显著地调制。我们评估如何可变的质量损失可能偏差的f/i的措施。
2019-03-15 astro-ph.SR
Corotating Shock Waves and the Solar-Wind Source of Energetic Ion Abundances: Power Laws in A/Q
我们发现,元素丰度的高能离子加速的冲击波形成的共转相互作用区(CIR)的镜子的丰度的太阳风修改的递减幂律依赖于离子的质荷比A/Q。这种行为在性质上类似于著名的幂律依赖于A/Q的丰度在大的渐进太阳高能粒子(SEP)。CIR离子反映了A/Q的模式,在这种情况下,源等离子体温度或冻结温度的Q值为1.0 - 1.2 MK,这是快速太阳风的典型值。因此,CIR中的相对离子丰度是(A/Q)**a的形式,其中a几乎总是负的,并且随着与激波的距离而明显减小,通常开始于1 AU以上。对于一个不寻常的历史CIR事件,a ~ 0,CIR的反向冲击波似乎发生在1 AU,这些高能离子的丰度成为快速太阳风丰度的直接代理。
2018-08-18 astro-ph.SR
Solar wind He pickup ions as source of tens-of-keV/n neutral He atoms observed by the HSTOF/SOHO detector
上下文自1996年以来,在低太阳活动期间,SOHO卫星上的HSTOF仪器一直在测量28-58 keV/n的He原子(氦高能中性原子- He ENA)的弱通量。可能的源区是内日鞘。目标。我们的目标是了解的基础上的日鞘空间范围和等离子体含量的知识,旅行者1号和2号测量终止激波交叉后的一段时间内,他ENA的发射机制。方法. He ENA是由高能氦离子与星际中性H和He的电荷交换中和产生的。氦离子在日鞘中的能谱计算如下的演变时,进行和经历二进制的相互作用与等离子体成分的背景流的粒子群建模近似呈现后终止冲击旅行者数据的速度分布函数。结果观测到的HSTOF He ENA是日球He ENA总通量中能量较高的一部分,可以用提出的机制解释,误差在2σ以内。决定发射水平(及其不确定性)的主要因素是终止后冲击等离子体中He^+拾取离子的能谱。
2014-02-19 astro-ph.SR
Spectral Features of Magnetic Fluctuations at Proton Scales from Fast to Slow Solar Wind
这封信调查的光谱特性的行星际磁场波动在质子尺度在几个时间间隔选择沿速度剖面的快速流。在第一个频率十年内的波动的字符,超出位于流体和动力学制度之间的高频休息,强烈地依赖于风的类型。虽然快速风显示出明显的右手和左手极化波动特征,可能分别与KAW和离子回旋波有关,但稀疏区(风速和低频波动的Alfvénicity降低)显示出离子回旋特征的快速消失,随后KAW逐渐消失。此外,与垂直和平行波动相关联的功率也经历快速耗尽,然而,保持功率各向异性有利于垂直光谱。
2015-09-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Radial Dependence of the Frequency Break Between Fluid and Kinetic Scales in the Solar Wind Fluctuations
我们调查的径向依赖性的谱中断分离的惯性从耗散范围内的行星际磁场波动的功率密度谱,$0.42$和$5.3$ AU之间,在径向对齐信使和风的内日球层和风和ULYSSES的外日球层之间。我们发现,随着日心距的减小,光谱突变向高频方向移动。相应的波数的径向依赖性是$κ_b\sim R^{-1.08}$的类型,与质子回旋阻尼的线性共振条件导出的波数的径向依赖性很好地一致。这些结果支持的结论,从以前的研究表明,回旋共振耗散机制必须参与到频谱级联与其他可能的动力学noncyclotron-resonant机制。
2014-04-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Extreme heating of minor ions in imbalanced solar-wind turbulence
本文利用 Pegasus++ 模拟含 He²⁺ 和 O⁵⁺ 的低β等离子体非平衡阿尔芬湍流,揭示螺旋度屏障通过离子回旋波和朗道共振加热导致微量离子极端加热,并给出与观测一致的特征。
2024-11-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion-cyclotron waves in Solar Coronal Hole
研究了太阳极冕洞(PCH)羽流/羽流间通道(PIPL)结构对离子回旋波(ICW)传播特性的影响。SOHO和TRACE卫星确定的物理参数的梯度平行和垂直的磁场被认为是与确定ICR过程的效率如何沿PCH的PIPL结构变化的目的。我们建立了一个基于动力学理论的模型,采用准线性近似。我们求解了O-VI离子的Vlasov方程,得到了ICW的色散关系。羽流间通道的共振过程比羽流中的共振过程有效得多,这与观测结果一致,即快速太阳风的来源是羽流间通道。因此,在PCH的PIPL结构中,其物理参数显示沿和垂直于外部磁场方向的梯度的Vlasov方程的解,从而获得了比以前的研究更一般的形式。
2011-09-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Turbulence Driving by Interstellar Pickup Ions in the Outer Solar Wind
我们重新审视的问题,如何不稳定的散射的星际拾取离子(PUI)可能会驱动外部太阳风的湍流,以及为什么这种散射释放到波动的能量似乎显着低于标准的双球面预测。我们认为,在散射过程中的环境湍流的新拿起的离子的散射可以导致在一个更球形的分布的PUI,并减少产生的波动能量的水平与湍流强度和核心太阳风加热的观察一致。这种情况意味着一个自我调节机制的运作,保持在PUI主导的太阳风的湍流和加热的观察条件。
2023-01-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Pickup Ion Effect of the Solar Wind Interaction with the Local Interstellar Medium
当星际中性原子与太阳风(SW)离子共振交换电荷时,特别是在风的超音速部分,它们携带大部分等离子体压力时,就会产生拾取离子。在这里,我们提出了三维日光层界面处理拾取离子作为一个单独的质子流体的数值模拟结果。为了满足基本守恒定律,我们求解描述电子、热质子和拾取离子混合物流动的方程组。要找到的密度和压力的皮卡离子后面的终止冲击,我们采用简单的边界条件,考虑到\emph{Voyager}的意见,表明在终止冲击的混合物的动能的减少主要是在皮卡离子的压力增加。我们表明,该模型充分描述了等离子体混合物的流动,并导致日鞘宽度明显减少。
2016-09-10 astro-ph.SR physics.space-ph
Effects of suprathermal electrons on the proton temperature anisotropy in space plasmas: Electromagnetic ion-cyclotron instability
例如,在来自太空的缺乏碰撞的等离子体中,在太阳风和行星磁层中,等离子体粒子的动力学各向异性预计将受到动力学不稳定性的调节。在垂直于磁场$(~T_\perp >T_\parallel)$方向的离子(质子)温度的驱动下,电磁离子回旋(EMIC)不稳定性足够快,可以抑制质子的各向异性,但观测结果与双麦克斯韦等离子体粒子模型的标准理论所预言的不稳定性阈值不符。本文提出了一个扩展的调查EMIC不稳定性的存在下,超热电子是无处不在的,在这些环境中。该分析是基于动力学(弗拉索夫-麦克斯韦)理论,假设这两个物种,质子和电子,可能是各向异性的,和EMIC不稳定的解决方案的数值推导提供一个准确的描述通常遇到的条件下,在空间等离子体。超热布居的效应是由电子的各向异性和电子与质子之间的温度差触发的。在一定条件下,各向异性阈值超过了在太阳风中测得的质子各向异性的极限,大大抑制了EMIC模的不稳定区域。
2016-05-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Effect of Magnetic Turbulence Energy Spectra and Pickup Ions on the Heating of the Solar Wind
近年来,一个现象学的太阳风加热模型的基础上的湍流能量级联所规定的Kolmogorov理论产生了相当好的协议与观测质子温度的距离约70 AU,提供的影响,湍流产生由于皮卡离子包括在模型中。在最近的一项研究中[Ng等人,杰·吉奥菲斯。结果:115,A02101(2010)],我们已经将基于Iroshnikov-Kraichnan(IK)标度的能量级联速率并入加热模型中。我们表明,IK级联率也可以产生良好的协议与观察,有或没有包括皮卡离子。通过使用1 AU处的平均边界条件对模型进行积分以及通过应用一种方法[Smith等人,占星术。J.,638,508(2006)],其使用直接观测值作为边界条件。由于皮卡离子的影响被认为是不太重要的IK光谱,这是浅比柯尔莫哥洛夫谱。在本文中,我们将提供更详细的计算拾取离子的效果,并讨论了物理原因,为什么较浅的频谱产生较少的波动和湍流。
2011-06-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Wave Emission and Absorption in a Near-Sun Proton-Cyclotron Wave Storm
University of Arizona(亚利桑那大学);University College London(伦敦大学学院);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Smithsonian Astrophysical Observatory(史密森尼天体物理台)
本研究利用帕克太阳探测器实测速度分布,对比双麦克斯韦模型,发现简化模型高估近太阳太阳风中质子回旋波阻尼并低估波发射。
2026-09-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Helium abundance and speed difference between helium ions and protons in the solar wind from coronal holes, active regions, and quiet Sun
目前主要有两种模型来解释初生太阳风的释放、加热和加速机制,即波湍流驱动模型(WTD)和重联环开放模型(RLO)。考虑到不同磁区产生的氦离子的统计观测特性可以为太阳风的模拟提供有价值的信息,我们研究了冕洞(CH s)、活动区(AR s)和平静太阳(QS)的氦丰度(A_He)和氦离子与质子速度差(v_alpha,p)的统计特性。发现太阳风在A_He和v_alpha,p/v_A(其中v_A为局部阿尔芬速度)空间中呈双峰分布。CH风的观测值主要集中在较高的A_He和v_alpha、p/v_A值,且A_He分布范围较小; AR风和QS风的观测值主要集中在较低的A_He和v_alpha、p/v_A值,且A_He分布范围较大。源区的磁性差异和与之相关的物理过程可能是造成A_He和v_alpha,p/v_A不同性质的原因。统计结果表明,在所有太阳风源区,WTD和RLO两种太阳风产生机制并行工作。在CH区,WTD起主要作用,而RLO机制在AR和QS中更重要。
2018-05-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Quasilinear Evolution of Kinetic Alfven Wave Turbulence and Perpendicular Ion Heating in the Solar Wind
本文利用在湍流太阳风等离子体中测得的动力学阿尔芬波动谱计算了由准线性扩散引起的电子和离子分布函数。修正的离子分布函数被发现是不稳定的长波长电磁离子回旋波。这些波的俯仰角将平行离子的速度分散成垂直的速度,从而有效地提高了垂直离子的温度。
2011-04-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Acceleration of solar wind ions to 1 MeV by electromagnetic structures upstream of the Earth's bow shock
我们目前的测量从欧空局/美国宇航局集群任务,显示在现场加速离子的能量为1兆电子伏外的弓冲击。所观察到的加热可以与电磁结构的存在相关联,所述电磁结构具有导致离子回旋相位断裂和离子轨迹中的混沌的电场的强空间梯度。其导致离子在垂直于环境磁场的方向上的快速随机加速。这些结构的电势可以比作滑雪斜坡上的一个巨大的场地,能够加速并将快速奔跑的滑雪者弹射出滑雪道。这一机制可能代表了磁层、日冕和天体物理等离子体中离子垂直加速和加热的普遍机制。这也是一个基本的机制,可以限制在冲击和前震在无碰撞等离子体的非线性电磁结构的陡峭。
2013-07-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Electromagnetic instabilities of low-beta alpha/proton beams in space plasmas
不同种类或粒子群之间的相对漂移是太阳等离子体流出的特征,例如,在太阳风、日冕物质抛射和行星际冲击的快速气流中。本文的特点的分散性和稳定性的低β α/质子漂移在没有任何固有的热各向异性,这通常是调用,以刺激各种不稳定性。这里推导的色散关系描述了不稳定性的全谱及其随传播角度和等离子体参数的变化。结果揭示了电磁质子回旋和α回旋模式的不稳定性之间的潜在竞争。对于特定于低β太阳风的条件,例如,在外日冕的低日心距离处,不稳定性作用于α回旋分支。的α回旋模式的增长率系统地刺激(平行)等离子体β和/或α-质子的温度比。因此,人们可以预期,即使在没有温度各向异性的情况下,这种不稳定性也会发展,有可能有助于对所观察到的α粒子漂移进行自洽调节。
2020-06-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic Alfvén turbulence below and above ion-cyclotron frequency
在考虑各向异性色散效应和湍流不稳定性的情况下,研究了垂直于和平行于背景磁场的Alfvénic湍流级联。垂直色散和不均匀性使湍流波数磁谱变陡,加速湍流级联产生高离子回旋频率。相反,平行色散使谱变得更平坦,并使离子-回旋频率以上的频率级联减速。上述因素的竞争导致谱指数分布在区间[-2,-3],其中-2是高频空间填充湍流指数,-3是管状波动形成的低频间歇湍流指数。完全间歇性湍流的光谱填充了较窄的光谱指数范围[-7/3,-3],这几乎与太阳风中测量的指数范围一致。这表明动力学尺度湍流谱主要由弥散和间歇性形成。测量折射率约为0.1的小失配可能与此处未研究的阻尼效应有关。
2015-09-28 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Suzaku Detection of Solar Wind Charge Exchange Emission from a Variety of Highly-ionized Ions in an Interplanetary Coronal Mass Ejection
已知通过太阳风电荷交换(SWCX)产生的X射线发射污染X射线观测数据,当主要目标是相对弱的漫射源时,其量通常是显著的或甚至占主导地位,特别是在软X射线波段,这取决于观测期间的空间天气。特别是,行星际日冕物质抛射(ICME)引起的SWCX事件往往是光谱丰富,并提供关键信息的ICME等离子体中的金属丰度。我们分析了2005年9月11日朱雀号在一次X6级太阳耀斑后不久观测到的SN 1006背景数据,这些耀斑的特征分别与相关的ICME一起被探测到。我们发现,这些数据包括从各种高度电离的离子通过SWCX产生的发射线。发现检测到的离子的相对丰度与过去ICME驱动的SWCX事件一致。因此,我们得出结论,这一事件是ICME驱动的。此外,我们首次从SWCX发射中检测到硫XVI线,这一事实表明它是有史以来观测到的光谱最丰富的SWCX事件。我们认为,ICME驱动的SWCX事件的观测可以提供一个独特的探针,研究人口的高度电离的离子在等离子体中,这是很难测量在目前可用的原位观测。
2021-02-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
Heavy Ion Acceleration by Super-Alfvenic Waves
提出了多离子种类等离子体中超Alfvénic(SPA)波的产生机制,并讨论了与之相关的重离子加速过程。SPA波由于其高的相速度而具有大的波电场,因此被认为在粒子加速中起重要作用。它表明,通过使用全粒子模拟,大振幅质子回旋波,激发由于质子温度各向异性,非线性不稳定SPA波通过参数衰减不稳定性的三个组成部分组成的等离子体中的电子,质子,和$α$粒子。同时,$α$回旋波通过另一种衰变不稳定性被激发。预加速的$α$粒子与两个子波(SPA波和$α$回旋波)同时共振,并且它垂直于环境磁场被进一步加速。该过程可以在天体物理环境中工作,其中发生足够大的低质量离子的温度各向异性。
2019-12-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Preferential Heating and Acceleration of Heavy Ions in Impulsive Solar Flares
采用三维电磁粒子模拟方法模拟了均匀对等离子体中的衰减湍流。均匀的背景磁场渗透等离子体,使得磁压比热压大三倍,并且湍流由反向传播的剪切阿尔文波产生。能量主要横向于背景磁场级联,使得湍流在较小尺度上各向异性。我们在模拟中同时移动了几种不同荷质比的离子,并表明荷质比较小的粒子以更快的速度被加热并加速到非热能,这与在脉冲太阳耀斑中观察到的重离子和非热尾的增强一致。我们进一步表明,重离子的激励主要是在垂直于背景磁场的方向与我们的分析估计的加热率由于回旋共振与阿尔文波,其中很大一部分是由于倾斜传播波的速率一致。
2017-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Investigation on upstream ion events from L1 point observation: New Insights
本研究基于L1点多向原位测量数据,分析了49个上游离子事件,发现其能量截止现象与弓激波加速过程有关,并指出垂直场扩散导致了依赖于质荷比的能谱系统性软化。
2024-10-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph