The Abundance of Low Energy Cosmic Ray Boron and Nitrogen Nuclei Measured at Voyager 1 Beyond the Heliopause, Where Do They All Come From? An Interpretation Using a Leaky Box Galactic Propagation Model
旅行者号数据本身的不确定性，以及在这些低能量下产生这些二次电子的截面，是对穿越物质数量估计的一个重要限制。我们还试图在低能量下通过考虑在1.0 g/cm 2的物质附近的源，但加速后产生的B源组件的B观测。这相当于嵌套LBM。在这个模型中，低于40 MeV/nuc的V1数据现在拟合得很好。对于在这些低能量下由源分量主导的氮，可以获得对10-130 MeV/nuc之间的数据的拟合，其中N/O源比= 6.3 ± 1.0%，并且路径长度与如上所述的H和He传播兼容。旅行者号的观测证实了宇宙射线源中较低的N丰度的早期测量结果，例如，在太阳丰度中发现的N/O比为~ 12%。
2015-12-29 physics.space-ph
Why are the magnetic field directions measured by Voyager 1 on both sides of the heliopause so similar?
太阳风在星际等离子体中雕刻出一个被表面包围的空腔，称为太阳风层顶（HP），它将等离子体和太阳起源的磁场与星际磁场分开。现在人们普遍认为，2012年8月旅行者1号（V1）穿过了这一边界。出乎意料的是，它两侧的磁场，虽然理论上是相互独立的，但被发现方向相似。这延迟了对太阳风层顶边界的确认，并导致了许多不同的解释。在这里，我们表明旅行者1号的观测结果可以很容易地解释，在星际边界探测器（IBEX）发现带状物之后，甚至可以预测。我们的解释依赖于旅行者1号和未受干扰的星际磁场方向（我们假设由IBEX带状中心（RC）给出）共享相同的日纬度（~34.5度），并且在经度上相隔不远（相差~27度）。我们的结果证实了旅行者1号确实穿过了日球顶，并首次独立证实了IBEX带状中心实际上是未受干扰的星际磁场的方向。对于旅行者2号，我们预测太阳层顶内外磁场方向之间的差异将明显大于旅行者1号观测到的差异（约30度，而不是约20度），并且外场方向将接近RC。
2014-06-17 astro-ph.SR physics.space-ph
A Comparison of Radial Intensity Profiles of Termination Shock Particles and Anomalous Cosmic Rays in the Outer North-South Heliosheaths Using CRS data from V1 and V2
利用旅行者1号和2号CRS望远镜截至2014年底在网上提供的数据，我们研究了终止激波H核和异常宇宙线H和He核的强度变化作为径向距离的函数。与日鞘内部相比，北日鞘和南日鞘的强度与半径分布有很大差异，而北日鞘和南日鞘外部的这些强度与半径分布以及强度本身则更加相似，分别由V1和V2测量。在N层日鞘中，在94天文单位的高温超导穿越距离之外，厚度为27.6天文单位，终止激波粒子和异常宇宙射线的强度在110-112天文单位之间或在终止激波和日层顶之间约一半的位置达到最大值。然后，它们或多或少地连续下降到每个分量最大强度的2/3，就在最后一次下降之前，大约121天文单位，就在太阳层顶内部。这种强度-时间的行为有利于加速和损失效应导致日鞘中部附近最大值的理论。
2015-02-04 physics.space-ph
Heliosheath Processes and the Structure of the Heliopause: Modeling Energetic Particles, Cosmic Rays, and Magnetic Fields
本文总结了由瑞士伯尔尼国际空间科学研究所支持的“日鞘过程和日顶结构：模拟高能粒子、宇宙射线和磁场“小组所获得的结果。我们专注于发生在外部日光层，特别是在其边界称为日球顶（HP），并在LISM的物理过程。讨论了磁场、原子和离子之间的电荷交换以及太阳周期对日球顶拓扑结构和观测到的日心距对不同日球层间断的重要性。结果表明，依赖于时间的边界条件是必要的，以描述日光层的不对称探测器的旅行者号航天器。我们还讨论了HP的结构，特别是由于它的不稳定性和磁重联。它表明，瑞利-泰勒不稳定性的鼻子的HP创建连续层的星际和日光层等离子体是磁连接到不同的来源。这可能是旅行者1号在2012年夏天穿越HP结构约一个月时观测到的银河系和异常宇宙射线通量突然变化的可能解释。本文还讨论了模拟结果与现场和遥感观测数据的拟合问题。在航海家测量的背景下，讨论了在HP附近的磁场的分布。我们讨论了高能粒子在内外日鞘中的传输，集中在各向异性的空间扩散扩散张量和垂直扩散的俯仰角依赖性，并证明后者可以解释观测到的俯仰角各向异性的异常和银河宇宙射线在外日鞘。
2016-12-07 astro-ph.SR physics.space-ph
Voyager observations in the distant heliosheath: An analogy with ISEE-3 observations in the deep geomagnetic tail
我们提出了一个类比的高能粒子和磁场观测的旅行者1号航天器在遥远的日鞘在122 AU在2012年8月，和那些在遥远的地磁尾的ISEE 3航天器在1982-1983年，尽管在时间和距离尺度上有很大的差异。这个类比表明，在2012年8月，旅行者1号可能没有从异常宇宙射线（ACR）主导的日鞘进入星际介质，而是进入了一个相当于地磁尾“叶”的区域，由日光层磁力线组成，这些磁力线与航天器以外的星际介质重新连接，因此对宇宙射线的进入开放，而日光层粒子（例如，ACR）可以自由逃逸，并保持一种~Parker螺旋构型。太阳风层顶，类似于形成叶片外边界的磁层顶，可能位于所谓的“日崖”之外。即使这个类比是不正确的，在这些非常不同的区域观测到的高能粒子和磁场之间的显著相似性也值得注意。
2016-03-19 astro-ph.SR physics.space-ph
The Rigidity Dependence of the Diffusion Coefficient in the Heliosheath and an Explanation of the Extreme Solar Modulation Effects for Cosmic Ray Electrons from 3-60 MeV Observed at Voyager 1
我们相信，极端的太阳调制的3-60兆电子的银河系电子测量的旅行者在日鞘和解释这一新的数据在本文中提出的刚性依赖的扩散系数在低刚性的理解扩散理论，因为它适用于高能粒子的一个重要步骤。本描述使用在日鞘内5个不同时期和距离处测量的电子光谱。扩散的依赖性需要解释显着的太阳能调制效应观察到的电子和更高的刚性质子作为一个进步，从太阳层顶向内约25 AU的终止冲击确实有两个不同的刚性制度。在刚性~Pc以上，扩散系数具有~ β P的依赖性，调制为~P，并且根据dr/K的积分，其幅度随AU中的半径线性增加。这个积分定义了一个电势β，称为调制电势，从而解释了质子的变化。在刚度<Pc时，扩散系数为~ β，与刚度无关。调制也是独立的刚性，但其幅度取决于调制电位，从而解释了电子调制。人们需要同时进行电子和质子观测，才能认识到太阳调制过程的物理描述。这是我们第一次能够，使用质子数据在高刚性和电子数据在低刚性，放在一起的图片的高和低刚性的扩散系数，以及它们如何影响高能粒子在天体物理尺度的环境。
2018-10-16 physics.space-ph
Variations in the pickup ion density structure in response to the growth of the Kelvin--Helmholtz instability along the heliopause
本文用二维混合模拟方法研究了太阳风顶（HP）上拾取离子（PUI）对Kelvin-Helmholtz不稳定性（KHI）的响应特征。我们假设超音速中性太阳风作为源的PUI围绕外日鞘中的磁场旋转。这些PUI通过与星际氢的电荷交换成为高能中性原子（ENA），并且这些ENA的一部分被诸如星际边界探测器（IBEX）的航天器探测到。为了评估从ENA观测中识别HP上KHI的可能性，我们假设KHI的印记可能显示在所观测到的ENA剖面的空间和时间变化中。作为ENA的替代方案，计算整个HP中积分的PUI的柱密度。KH诱导的涡旋不仅迫使背景质子，而且还迫使PUI卷到内日鞘深处。KH涡旋还导致磁声脉冲的发射，该磁声脉冲扫掠外日鞘中的PUI并导致其局部限制。这些效应在垂直于HP的方向上拉长了PUI的空间分布。由此证实了PUI柱密度中局部受限结构的出现，并且该特征可以被证实为KHI演化。虽然模拟不能定量地与目前可用的观测相比，因为它的分辨率太小，我们希望所得到的属性将是有用的诊断性质的HP波动在未来的任务。
2021-05-31 physics.space-ph
No Stagnation Region Before the Heliopause at Voyager 1? Inferences From New Voyager 2 Results
我们目前的各向异性结果异常宇宙射线（ACR）质子的能量范围$\sim$ 0.5-35 MeV的宇宙射线子系统（CRS）的数据收集在校准滚动演习的磁强计仪器时，旅行者2号（V2）是在内日鞘。我们使用一种新的技术，推导出的第一次各向异性矢量的径向分量从CRS数据。我们发现，CRS导出的径向太阳风的速度，当转换从径向分量的各向异性矢量通过康普顿-Getting（C-G）效应，一般同意那些类似的速度从低能带电粒子实验使用28-43 keV的数据。然而，它们通常与等离子体科学（PLS）仪器直接测量的径向太阳风速度有显着差异。既有C-G推导的径向太阳风速度显着高于PLS测量值的时期，也有显着低于PLS测量值的时期。这些差异既没有预料到，也没有解释，但似乎在日鞘中几年后，当航天器接近日球顶时，从C-G方法得出的V2径向太阳风速度低估了真实速度。我们讨论了这一观测结果的影响，沿旅行者1号轨道的停滞区报告，因为它接近太阳风顶推断使用C-G方法。
2020-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
The Spectra of 2H and 3He Secondary Cosmic Ray Isotopes from ~20-85 MeV/nuc as Measured Using the B-end HET Telescope on Voyager beyond the Heliopause and a Fit to These Interstellar Spectra Using a Leaky Box Propagation Model
我们测量了旅行者1号（V1）穿越日球顶后5年内20-85 MeV/nuc宇宙线次级同位素~ 2 H和~ 3 He以及初级同位素H和~ 4 He的强度和光谱。这里报告的数据来自B端高能望远镜。这些原子核在低能量下的次级与初级光谱的强度比是确定其银河宇宙线祖核在加速后在这些能量下穿过的物质量的敏感指标，在这种情况下主要是4 He核。次级~ 3 He丰度的测量表明，在漏盒传播模型中，能量在30-100 MeV/nuc之间的宇宙线~ 4 He穿过了7-9 g/cm ~ 2的星际物质（90%H，10%He）。这个路径长度也与20-50 MeV/nuc之间的次级2 H核的产生一致，其也主要由LBM中的4 He产生。在不同的论文中研究的硼丰度也与能量>30 MeV/nuc时的路径长度一致。这些次级强度意味着星际宇宙射线的路径长度可以用LBM来描述，其方式与平均路径长度一致，在刚性高于~0.5 GV（A/Z=2的原子核为30 MeV/nuc）时，γ = 20.6 β P-0.45。2 H和硼都有一个多余的强度与预测的路径长度为9 g/cm 2低于30 MeV/nuc。
2018-02-22 physics.space-ph
The Intensities of Cosmic Ray H and He Nuclei at ~250 MeV/nuc Measured by Voyagers 1 and 2 - Using these Intensities to Determine the Solar Modulation Parameter in the Inner Heliosphere and the Heliosheath Over a 40 Year Time Period
我们已经确定了太阳调制电位，φ，与时间的关系，观察旅行者1号和2号从测量的H和He核强度在一个共同的能量为250 MeVnuc。H核的刚性为0.7 GV，He核为1.4 GV。这些测量涵盖了40年的时间段，其中包括近4个周期的太阳11年的太阳黑子变化，整个内日光层到HTS的距离为95 AU和85 AU，分别在V1和V2，然后在日鞘。在HTS内部，V1和V2处的调制电位与时间的关系曲线显示出与在地球上观察到的非常相似的时间结构。在2000.0到2005.0的最大太阳调制后期，当V1和V2位于60-94 AU之间的外日光层时，如果假设空间相干结构向外移动经过V1和V2，则所有3个位置处的调制势曲线的主要时间特征与V1和V2处的适当时间延迟相匹配，向外的速度可达700公里负1 2004.0年以后，V1和V2分别位于正35和负30纬度，这是这些结构的纬度范围的下限。在日鞘高温超导体之外，两个航天器的调制电位都缓慢下降，例如，2009年在地球上观察到的不寻常的调制最小值只有微弱的证据。H和He核的调制电位突然下降50 MV，发生在V1，就在约122 AU的日球顶交叉之前。在V2处尚未观察到这种降低，V2现在为113 AU，并且仍然观察到60 MV的调制电位。
2017-06-08 physics.space-ph
Voyager 1 Measurements Beyond the Heliopause of Galactic Cosmic Ray Helium, Boron, Carbon, Oxygen, Magnesium, Silicon and Iron Nuclei with Energies 0.5 to >1.5 GeV/nuc
我们利用高能望远镜的穿透粒子模式获得了0.5-1.5 GeV/nuc及以上的宇宙线He、B、C、O、Mg、S和Fe核的能谱，这是旅行者1号和2号宇宙线科学实验的一部分。数据分析程序与从同一V2 HET望远镜获得类似光谱所用的程序相同，当时该望远镜位于日光层中约23至54天文单位之间。分析的时间段包括4年的数据以外的日球顶（HP）。将这些新的星际光谱与地球上相同能量的各种早期实验进行比较，以确定太阳调制参数φ。这些新的光谱也与最近测量的光谱相同的原子核测量同一望远镜在低能量。发现100 MeV/nuc与1.0 GeV/nuc的强度比与Z有关。这种Z依赖性的一部分可以用星系中7-10 g/cm 2星际H和He的电离能量损失的Z 2依赖性来解释，这些能量的宇宙射线穿过星际H和He;有些是由于这些原子核的源谱可能存在差异，有些是由于非核的源谱可能存在差异。源分布和传播条件的均匀性。观测到的光谱特征，还包括各种原子核峰值强度的Z依赖性，提出了与这些宇宙射线的传播和源分布有关的有趣问题。
2017-12-07 physics.space-ph
The Structure of The Heliopause
旅行者1号探测了终端激波和日球顶之间的太阳风-星际介质相互作用区域，跟踪了MeV能量范围内宇宙射线激波加速异常分量的强度分布。在121.7天文单位的突然消失，这一组成部分从太阳的过渡到星际等离子体流的三个模型进行了讨论。平行于边界流动的颗粒可以穿透一个拉莫尔半径。如果边界是静止的，旅行者1号直接对这个距离进行采样。根据日鞘压力的变化，边界可能会摆动，旅行者1号随后会对这种运动的程度进行采样。最后，湍流边界层被认为是MeV粒子分布下降的距离，从而测量层内的扩散。
2013-09-25 astro-ph.SR physics.space-ph
The structure of magnetic turbulence in the heliosheath region observed by Voyager 2 at 106 AU
目前认为，湍流波动弥漫在日光层的最外层。湍流，磁重联，以及它们之间的联系可能是这些地区磁能转换的原因。这种各向异性和可压缩的磁湍流在内日鞘（IHS）和本地星际介质（LISM）的管理机制仍然缺乏一个彻底的描述。目前的文献主要涉及大尺度的湍流惯性叶栅动力学的不代表。此外，缺乏宽带频谱分析，使IHS动态严重不足。我们最近的研究表明，旅行者号任务的48秒磁场数据适用于六十年频率范围（从5 x 10-8 Hz到10-2 Hz）的频谱分析。在这里，着眼于旅行者2号观测间隔从2013.824到2016.0，我们描述了在IHS扇形区的湍流结构。大约7 × 10-7 Hz的光谱突变（大小为1 ~1.3天文单位的磁结构）将能量注入区与湍流的惯性级联区分开。第二个尺度在6 × 10-5 Hz（1 ~ 0.017 AU）附近观察到，对应于波动的可压缩性和不稳定性的峰值。
2019-06-18 astro-ph.SR physics.space-ph
The Galactic Cosmic Ray Electron Spectrum from 3 to 70 MeV Measured by Voyager 1 Beyond the Heliopause, What This Tells Us About the Propagation of Electrons and Nuclei In and Out of the Galaxy at Low Energies
旅行者1号在太阳层顶以外3-70 MeV之间测量到的宇宙射线电子的强度是PAMELA在地球上测量到的能量的几百倍。本文比较了这个新的V1数据与地球轨道PAMELA实验的数据，能量大于10 GeV的太阳调制效应可以忽略不计。在这个能量制度，我们假设的主要参数电子传播扩散和能量损失，我们使用蒙特卡罗程序来描述这种传播在星系中。为了重现新的旅行者电子谱，它是E-1.3，连同由PAMELA测量的，它是E-3.20以上10 GeV，我们需要一个扩散系数，这是P 0.45在能量以上0.5 GeV改变到P-1.00的依赖性在较低的刚性。在V1和PAMELA观测到的从3 MeV到30 GeV的整个电子能谱可以用一个简单的源能谱dj/dPP-2.25来描述，其谱指数与刚性无关。测量的电子光谱的指数从低能量的-1.3变化到最高能量的3.2，可以用与0.5 GeV以下的扩散系数的变化相关的星系传播效应来解释，以及同步加速器和逆康普顿辐射的能量损失在0.5 GV以上的重要性增加，这两者都是E2，并且其负责1.0GV以上的大部分变化的谱指数。由于P-1.00的扩散系数低于0.5 GV的依赖性，需要符合V1电子谱，这些低能电子快速流出星系。这些在局部IG空间中的电子在任何波长下都是我们无法观测到的，因此形成了一个暗能量分量，它是电子静止能量的100倍。
2017-03-30 physics.space-ph
Recovery of 150-250 MeV/nuc Cosmic Ray Helium Nuclei Intensities Between 2004-2010 Near the Earth, at Voyager 2 and Voyager 1 in the Heliosheath - A Two Zone Helioshpere
在2004 - 2010年的第23个太阳活动周，利用IMP和ACE数据在地球、74 - 92 AU之间的V2和日光层终止激波（91 - 113 AU）之外的V1观测了能量为~150 - 250 MeV/nuc的宇宙线He核的恢复。考虑到太阳风从地球向外日球层的传播时间，在这段时间内地球和V1的强度之间的相关系数是显著的（0.921）。为了描述强度的变化，并预测在所有三个位置测量的绝对强度，我们使用了一个简单的球对称（无漂移）两区日光层传输模型与特定值的扩散系数在内部和外部区域。外区的扩散系数被认为是从90到120（130）AU的日鞘，被确定为比90 AU外的内区小约5倍。这意味着日鞘在这个模型中的作用很像一个扩散屏障。在V1和地球上的强度和强度变化的绝对幅度被描述为在几个百分点内的扩散系数，随着时间的变化，在2004 - 2010年的时间段内，在内部区域的因子约为4，在外部区域仅为1.5。对于V2，观察到的强度遵循一条曲线，该曲线比V2半径处的计算强度高25%，并且有时观察到的V2强度等于V1处的强度。如果日光层在距离上被压缩了约10%（非球形），那么V1和V2之间的计算强度和观测强度之间的差异至少有一半可以解释，因此与V1相比，HTS位置在V2方向上更接近太阳。
2011-09-08 physics.geo-ph physics.space-ph
Uncertainties in the heliosheath ion temperatures
旅行者号等离子体观测表明日鞘的物理学相当复杂，特别是从观测中得出的温度与预期不同。为了解释这一事实，日鞘中的温度应该基于$κ$分布而不是麦克斯韦分布，因为前者允许更高的温度。在这里，我们展示了一种简单的方法来计算的$κ$温度时，从数据中估计的麦克斯韦温度。我们使用麦克斯韦分布和$κ$分布的矩来估计$κ$温度。此外，我们表明，截断的$κ$分布给出的压力（温度）是类似的麦克斯韦给出的，只有开始增加更高的截断速度。我们推导出一个简单的公式来转换麦克斯韦到$κ$压力或温度。我们应用这个结果的旅行者-2日鞘观测。
2018-01-31 astro-ph.SR physics.space-ph
Small-scale local phenomena related to the magnetic reconnection and turbulence in the proximity of the heliopause
我们研究了与磁重联和等离子体湍流有关的过程，这些过程发生在日球顶（HP）和日球层电流片的存在下。结果表明，由磁重联引发的等离子体团相互作用可以提供内外日鞘之间的连接，并导致星际介质与受日球终端激波冲击的太阳风等离子体之间的粒子交换。磁重联也可能导致HP附近的等离子体密度和磁场压缩。我们认为，这些现象可能会被探测到的旅行者飞船接近和穿越HP。这些结果可以澄清最近提出的“磁高速公路”和“日鞘耗尽区”的概念，以解释最近的旅行者1号观测。
2013-10-29 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.plasm-ph
Advective transport of interstellar plasma into the heliosphere across the reconnecting heliopause
我们讨论的结果磁流体动力学模型模拟的等离子体动力学在太阳层顶（HP）附近。该模型被证明适合旅行者1号航天器在从日光层到本地星际介质（LISM）的过渡期间观察到的磁场变化的细节。我们提出了一个解释磁场结构观察旅行者1号在精细尺度的物理过程。我们的模拟揭示了一个有效的传输机制，相对密集的LISM等离子体通过重新连接到日光层的HP。这一机制与高压附近日球等离子体中磁扇区的湮灭有关。
2014-01-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Acceleration of galactic electrons at the solar wind termination shock and Voyager 1 observations
利用一个综合考虑激波加速、粒子漂移和日球层其它主要调制过程的数值模型，研究了银河系电子在太阳风终端激波（TS）处的加速过程--扩散激波加速（DSA）。从我们以前的工作中知道，DSA的效率取决于入射到TS上的电子光谱的形状，这反过来又取决于非常本地的星际光谱的光谱形状。调制过程也影响DSA的效率。我们发现，TS加速电子可以在整个日光层的强度水平，特别是在较低的能量作出贡献。一个有趣的结果是，DSA在TS引起的增加在幅度上与旅行者1号在TS交叉之前观察到的电子强度增强相当。这些强度增加足够大以解释观察到的强度峰值，因此支持DSA参与其产生的观点。此外，旅行者1号在整个日鞘中观测到的能谱以及地球上更高能量的PAMELA谱都得到了令人满意的再现。我们还发现，这些低能量电子的扩散系数的刚性依赖性的增加似乎需要再现在日鞘中观测到的调制光谱在动能E < ~ 4 MeV的光谱形状。这是不同的中间能源，刚性独立的扩散解释观察令人满意。
2017-11-29 physics.space-ph
Sudden Intensity Increases and Radial Gradient Changes of Cosmic Ray MeV Electrons and Protons Observed at Voyager 1 beyond 111 AU in the Heliosheath
旅行者1号已经进入了外日鞘中高能宇宙射线不同传播条件的区域，开始于距离太阳约111 AU的地方。这一结论是基于这样一个事实，即低能6-14 MeV的银河系电子强度在\leg 10天的时间内突然增加了~20%，电子径向强度梯度在2009.7年突然从~19%/AU下降到~8%/AU，径向距离为111.2 AU。在这个时候，对于>200 MeV的质子，也观察到突然的径向梯度变化。在电子增加之前和之后的时间段期间，梯度是恒定的。在大约2011.2，在116.6天文单位的距离处，观察到第二次突然的强度增加，这次是电子和质子。电子的增加约为25%，并且发生在约15天或更短的时间内。对于>200 MeV的质子，此时的增加约为5%（异常大），并且发生在更长的时间内，约为50天。在大约2011.2和2011.6之间，分别观察到电子和质子的径向强度梯度约为18%/AU和3%/AU。这些梯度与2009.7年第一次突然增加之前观察到的这些颗粒的梯度非常相似。这些在2011.2之后观测到的大的正梯度表明，V1虽然已经进入了一个不同的传播区域，但至少在2011.6（118.0 AU）之前仍然在整个日光层调制区域内。在本文中，我们将更详细地讨论这些事件，并考虑最近提出的解释的可能性。
2011-12-15 astro-ph.EP physics.space-ph
Observations of the Abundances of Secondary Galactic Cosmic Rays from Z equals 5 to 28 Between 10 and 200 MeV/nuc Beyond the Heliopause by Voyager, Some Unexpected Anomalies and Their Interpretation Using a LBM for Galactic Propagation
旅行者号在太阳风层顶以外进行了3年多的观测，已经开始确定低能量（每nuc小于100 MeV）宇宙射线次级核的特征，这些次级核的源成分为零或可以忽略不计。作为一个例子，在约7和15 MeV/nuc之间的B丰度出乎意料地大，在测量和截面误差方面比LBM的预测大2或3。另一方面，对于其他几个较重的次级核，如F和Z等于17至19和21至23个核，在大约10-20 MeV/nuc之间的相应能量通道中，观察到零个核。同样的LBM计算将预测这三组核的总和约为6至7个事件。通过考虑在宇宙射线源附近具有0.3-1.0 g/cm 2物质的嵌套LBM，可以更接近地匹配B观测到的强度，基本上是B的源成分。然而，这种嵌套的LBM计算，如果扩展到上述秒级组的产生，将预测总共8到12个事件，从而导致与观察到的零事件的更大差异。因此，在低能量下对较重的秒的测量使得一个在源附近具有超过几个0.1 g/cm 2或更多物质的嵌套LBM可能是旅行者号所看到的大B丰度的来源非常成问题。到目前为止，最低能量下B的大量丰度最好理解为主要来自星系中10 g/cm 2的物质穿越的结果，可能与这些低能量下数据和截面的不确定性相结合。
2016-12-28 astro-ph.HE physics.space-ph
Transient Heliosheath Modulation
旅行者1号探测了太阳风-星际介质相互作用区域，该区域位于终端激波和日球顶之间，遵循200 MeV能量以上的银河宇宙线质子的强度分布。在该分量到达121.7AU的银河水平之前，发生了4次类似于太阳附近发现的Forbush衰减的快速强度变化，而不是与描述内太阳系长期调制相关的模型的预期结果。由于平均太阳风流是预期和观察到的是垂直于径向方向接近日球顶，解释给出的瞬态径向流动有关的可能的日球顶边界挥舞。有必要使径向流处于在湍流激波下游条件下发现的声速，并且相关的垂直宇宙射线扩散由占场方差总功率的20%或更少的“板”场波动控制。然而，根据2-D湍流理论，与磁场中可能的南北梯度相关的额外径向漂移运动可能允许包含一些扩散。由于偏离太阳赤道面的太阳等离子体携带的场的变化，可能会出现所需的场梯度。银河系强度总共下降了30%的调制需要用几个短暂事件的组合来解释。
2014-09-03 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.space-ph
The formation of magnetic depletions and flux annihilation due to reconnection in the heliosheath
太阳自转轴和太阳磁轴的错位产生了帕克螺旋磁场和扇形太阳风的周期性反转。扇形区的压缩预计将导致日鞘（HS）的重新连接。我们提出的粒子在细胞模拟的扇区HS，反映沿旅行者1号和2号轨道的等离子体环境，特别是包括不平等的积极和消极的方位角磁通量中看到的旅行者数据\citep{Burlaga03}。重新连接在各个当前工作表上进行，直到相邻当前层上的岛合并。在后期的时间带的主导磁通量生存，分离带深磁场耗尽。环境等离子体压力支持强磁压力变化，使得压力与磁场强度反相关。穿过磁凹陷边界的磁场方向几乎没有变化。在磁凹陷内不规则的间隔是长期存在的磁岛对，其中磁场方向反转，因此航天器数据将显示急剧的磁场凹陷，只有偶尔的交叉与磁场方向的跳跃。这是来自旅行者号宇宙飞船\citep{Burlaga11,Burlaga16}的典型磁场数据。旅行者2号的数据显示，密度和磁场强度的波动在扇形区是反相关的，正如重联所预期的那样，但在单极区则不是。次优势磁通湮灭的结果是“扇区数”的急剧减少和磁通量的损失，如旅行者1号磁场和流动数据\citep{Richardson13}所记录的。
2017-02-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Recovery of 150-250 MeV Cosmic Ray Proton Intensities Between 2004-2010 as Measured Near the Earth, at Voyager 2 and also in the Heliosheath at Voyager 1 - A Two Zone Heliosphere
在2004年至2010年的第23个太阳活动周期中，利用IMP、ACE和气球数据，在地球上跟踪了能量约为150-250 MeV/nuc的宇宙射线质子的恢复，还在74-92 AU之间的V2和日光层终止激波之外的V1（91-113 AU）跟踪了宇宙射线质子的恢复。在这段时间内，地球和V1的强度之间的相关系数为0.936，由于太阳风从地球传播到外日球层的传播时间，允许约0.9年的延迟。为了描述这些强度的变化，并预测在所有三个位置测量的绝对强度，我们使用了一个简单的球对称（无漂移）两区日光层传输模型与特定值的扩散系数在内部和外部区域。外区的扩散系数约为90 ~ 120（130）AU，比内区的扩散系数小约5-10倍，最大可达90 AU。这意味着，在这个模型中，外部区域的作用很像扩散屏障。在2004-2010年期间，V1和地球上的强度和强度变化的绝对星等被描述为在百分之几以内的扩散系数，该系数随时间变化，在内部区域为~4倍，在外部区域仅为~1.8（1.25）倍。这些扩散系数和它们的变化基本上是相同的那些来自早期的类似研究，使用相同的能量的He核。该模型和所使用的扩散系数提供了2009年地球~250 MV的总调制潜力。在V2处的计算强度和观测强度之间的差异约为10-20%，可以解释为如果日光层在距离上被压缩了约10%（非球形），使得HTS在V2方向上比V1方向更接近太阳。
2011-11-01 physics.geo-ph physics.space-ph
Magnitude and direction of the local interstellar magnetic field inferred from Voyager 1 and 2 interstellar data and global heliospheric model
在这封信中，我们提供了对原始（即，不受与太阳相互作用的影响）局部星际磁场。这些限制是基于对旅行者1号和2号航天器上的磁力计仪器测量的太阳层顶星际磁场分量的分析。我们的动力学磁流体动力学（MHD）模型的全球日光层的帮助下进行的分析。该模型表明，太阳引起的星际磁场扰动延伸到相对远离太阳的400-500 AU。磁场覆盖在日球顶周围并被压缩。通过将模型结果与旅行者号的数据进行比较，我们发现，该模型提供的结果可与星际磁场的数据相比较，在太阳惯性（HGI）坐标系中，星际磁场的大小为$B_{LISM}$ = 3.7-3.8 $μ$ G，经度指向$\approx$ 125 $^\circ$，纬度指向$\approx$ 37 $^\circ$。
2020-01-09 astro-ph.SR physics.space-ph
The Unfolding of the Spectra of Low Energy Galactic Cosmic Ray H and He Nuclei as the Voyager 1 Spacecraft Exits the Region of Heliospheric Modulation
本文描述了太阳调制的银河宇宙线H和He核谱在日鞘中~105 AU以外的展开。在2008.0和2012.3之间，当旅行者1号从大约105到120.5 AU时，这两个分量的光谱强度在大约30和500 MeV/nuc之间展开以与平均调制电位降低一致的方式（增加）~ 5 MV/AU，如由日球层中的Parker类宇宙射线传输所描述的，其中整体调制由MV中的调制势描述。然而，在120.5和121.7 AU之间，由于2012年5月8日和8月25日开始的两次突然强度增加，这种调制电位降低了约80 MV，并且显示出类似于H和He的可能的局部星际光谱的光谱。考虑到这些光谱是本地星际光谱，这意味着解释在地球上观测到的这些成分的光谱所需的约270 MV的总调制势的近1/3必须发生在外日鞘的1 AU径向间隔内。因此，此时在地球上观测到的总调制电位的约80%发生在日鞘本身。其余20%的调制发生在日球层终端激波内部。这些强度变化的细节和它们的描述由一个简单的调制模型进行了讨论。
2013-08-08 astro-ph.HE physics.space-ph
Time-dependent cosmic ray modulation in the outer heliosphere: Signatures of a heliospheric asymmetry and model predictions along Voyager 1 and 2 trajectories
本文用二维随时间变化的数值模式计算了日球层中宇宙射线的调制。计算进行了比较，航天器观测在内，外日光层。结果表明，该模型产生的宇宙射线质子强度兼容不同的航天器观测在全球范围内，在地球上，沿着旅行者航天器的轨道。该研究表明，当沿着旅行者2号的轨道假设相同的调制参数时，该模型未能再现观测结果。这项研究还发现，仅仅改变扩散参数不能重现旅行者2号上的宇宙射线观测结果，因此必须改变日光层的几何形状，即沿着旅行者2号轨道计算的强度表明日光层是不对称的。此外，预测从2012年底开始，旅行者1号和2号轨道上的$E >$ 70 MeV和133-242 MeV质子强度。结果表明，沿旅行者1号的计算强度增加与几乎恒定的速率，直到日球顶。然而，该模型显示，旅行者2号仍然受到太阳活动时间变化的影响，因为它与太阳层顶的距离相对较远。沿着旅行者2号的轨道，强度在一段时间内基本保持不变，很快就会开始稳步增加。
2013-10-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
On the Generation of Compressible Mirror-mode Fluctuations in the Inner Heliosheath
用旅行者1号航天器进行的测量表明，在内日鞘中存在特性层的压缩波动。对于太阳风终止激波下游区域的镜模不稳定性已经进行了一些研究，在这里我们将研究扩展到整个内日鞘。我们采用准线性理论和结果从全球磁流体动力学模型的日光层计算的温度各向异性和相应的磁波动的能量密度的时间演化，我们证明了它们可能存在于内日鞘。此外，我们计算相关的，本地产生的密度波动。研究结果可作为未来日鞘内可压缩湍流输运模型的输入。
2020-10-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Galactic Cosmic Rays measured by UVS on Voyager 1 and the end of the modulation: Is the upwind heliopause a collapsed charge-exchange layer?
旅行者1/2号上的紫外线光谱仪（UVS）的探测器正在记录早先被分配给RTG中衰变的背景。我们表明，它产生于银河宇宙射线（GCR）。我们展示了1992-2013年在V1上通过UVS测量的GCR通量，并通过与GCR专用探测器的数据进行比较，我们估计了该UVS信号的能量范围，约为300 MeV，以及UVS对GCR各向异性的响应。在2012年5月和8月的突然跳跃之后，计数率仅在一个恒定值附近略有波动，但与LECP和CRS仪器的数据相比，这些小的变化只是对变化的各向异性的响应，而不是对通量变化的响应。利用的相似性的能量范围的CRS仪器套件的产品之一，我们使用的两个独立的信号之间的比率作为代理的时间演变的GCR光谱斜率在300兆电子伏的范围。我们发现，自2012年8月以来，这个斜率一直保持不变，并找到强有力的证据表明，它将不再变化，这意味着在这些能量的调制结束，V1在这个日期是接近或过去的日球顶。这种狭窄和停滞的内日鞘的起源仍然不清楚，我们讨论了低太阳风速度的情节和随后的自我放大的电荷交换与星际中性的潜在影响，作为减速和崩溃的来源。我们认为，V1所遇到的准静态区域可能与这种效应有关，由强烈的太阳极大期后的变化引发。V2没有发生这种情况，因为它的轨道与日球层轴的角度更大，并且在后期有一个终止激波穿越。在逆风侧存在由电荷转移而不是纯等离子体接触不连续形成的混合层可以解释各种观测结果。
2014-01-06 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.space-ph
Galactic Cosmic-Ray Anisotropies: Voyager 1 in the Local Interstellar Medium
自2012年8月25日穿越日球层顶以来，旅行者1号观测到银河宇宙线计数率的减少，这是由于俯仰角接近90度的粒子随时间变化而减少，而其他俯仰角的粒子强度保持不变。在2012年末至2017年中，发生了三次大规模的事件，持续时间从约100天到约630天。来自旅行者1号宇宙射线子系统的全向和定向高能数据被用来报告宇宙射线强度的变化。全向（大于~20 MeV）质子为主的测量显示高达3.8%的强度降低。从各种航天器方向进行的双向（大于~70 MeV）质子主导测量提供了有关耗尽区空间特性的见解。我们的特点是作为一个“凹口”，否则均匀的俯仰角分布的不同深度和宽度为中心约90度的俯仰角空间的各向异性。缺口平均22度宽，15%深-意味着一个广泛而浅的耗尽区。有迹象表明，各向异性是由磁捕获和冷却下游的太阳引起的瞬态扰动的区域，也可能是由高度压缩的领域附近的太阳风层顶的影响相结合。
2019-05-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Dynamics of the Upwind Heliosphere Due to Data-Driven, Solar Wind and Magnetic Field Variations and Implications for Wave Propagation into the Very Local Interstellar Medium
Boston University（波士顿大学）；Southwest Research Institute（西南研究院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文通过改进的日球层模型研究太阳周期变化对日球层演化的影响，揭示了磁场和流体速度的变化对星际介质波传播的作用。
2026-03-16 astro-ph.SR physics.space-ph
Measurements in Interstellar Space of Galactic Cosmic Ray Isotopes of Li, Be, B and N, Ne Nuclei Between 40-160 MeV/nuc by the CRS Instrument on Voyager 1
本文报道了用旅行者号上的CRS仪器对日球顶以外5年时间内Li、Be、B和N、Ne核的同位素组成的研究结果。通过比较在旅行者号上测得的日球层外的15 N/14 N和22 Ne/20 Ne同位素比值，发现它们明显低于日球层内相同能量下测得的比值，我们提供了强有力的证据，证明这种能量的宇宙射线在太阳调制过程中损失了高达200 MeV/nuc或更多。这与Gleeson和Axford对这种整体调制的所谓力场描述是一致的。旅行者号的测量结果证实，相对于太阳丰度，14 N和22 Ne宇宙射线源的丰度在日光层内较早的时候延伸到了近地测量无法获得的较低能量。低能Li、Be和B核被认为是纯粹的次级核，在微分强度谱中发现在~100 MeV/nuc处有一个峰（以前无法观察到）。这与传播预测一致。这些原子核的强度比在这些低能量下物质路径长度λ = 9 g/cm 2的传播模型中预测的高约10-20%。Li、Be和B核的同位素组成也与通过星际物质传播的预期一致。
2018-10-19 physics.space-ph
Entering the "magnetic highway": energetic particle anisotropies at the heliospheric boundary
2012年8月，旅行者1号空间探测器进入了一个独特的新空间区域，其特征是实际上没有日光层高能带电粒子和磁场波动，被称为“磁高速公路”。在它们消失之前，粒子分布在90 $^\circ$节距角处强烈地达到峰值，这意味着粒子沿着磁场线更快地逃逸。我们调查的过程中，从日鞘区的粒子交叉到“磁高速公路”地区使用的动力学方法解决尺度的粒子的回旋半径和更小。我们表明，“损失锥”型分布自然出现的轨道粒子进入一个区域的空间具有极低的俯仰角散射率。
2013-02-08 physics.space-ph
Impact of pickup ions on the shock front nonstationarity and energy dissipation of the heliospheric termination shock: Two-dimensional full particle simulations and comparison with Voyager 2 observations
2007年8月31日至9月1日，旅行者2号（V2）在距离太阳84天文单位的地方观测到了超音速太阳风和亚音速日鞘之间的过渡，即终止激波（TS）。这些数据揭示了一个复杂的，准垂直的超临界激波的多个交叉点。这些实验数据是一个更复杂的分析，包括计算机建模的冲击存在的拾取离子（PUI）的起点。在这里，我们提出了二维（2-D）的粒子在细胞（PIC）模拟的TS，包括PUI自洽。我们还报告的离子速度分布在TS使用法拉第杯数据从V2。一个相对完整的等离子体和磁场数据集从V2给我们的机会做一个全面的比较实验数据和PIC模拟结果。我们的研究结果表明：（1）激波阵面的非平稳性主要是由沿激波阵面的波纹引起的，即使PUI的百分比很高，这些波纹也会引起。(2)质子交换膜在太阳能电池的能量耗散中起着关键作用，大部分入射离子的动能都转化为质子交换膜的热能而不是太阳风离子（SWI）。(3)模拟的复合日鞘离子速度分布函数是由透射SWI形成的冷核、由热反射SWI和直接透射PUI贡献的肩部以及由非常热的反射PUI主导的分布的翅膀的叠加。(4)V2法拉第杯观察到了分布的冷核心，所以他们只看到了冰山一角。对于冷芯分布函数在TS上的演化，计算结果与V2实验结果相当吻合。
2015-06-29 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Spherical Harmonic Representation of Energetic Neutral Atom Flux Components Observed by IBEX
本文提出用球谐函数表示IBEX全天ENA通量图，从而在不依赖像素网格的情况下分离GDF与IBEX ribbon，并据此分析二者在太阳周期中的演化及空间尺度差异。
2023-04-21 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.space-ph
Particle acceleration by collisionless shocks containing large-scale magnetic-field variations
在无碰撞冲击中的扩散冲击加速被认为是在空间中观察到的许多高能粒子的来源。磁场的大尺度空间变化已被证明是重要的理解观测。影响是复杂的，所以在这里我们考虑一个简单的，说明性的模型。在这里，我们数值求解帕克输运方程的冲击存在的大规模正弦磁场变化。我们表明，熟悉的平面激波的结果可以显着改变的结果，大规模的，曲折的磁力线。由于垂直扩散系数$κ_\perp$通常比平行扩散系数$κ_\parallel$小得多，高能带电粒子在与激波表面相交的磁场线的连接点会聚的区域中被捕获并优先沿激波阵面加速，从而产生加速粒子的“热点”。对于连接点彼此分离的区域，向高能量的加速将被抑制。此外，颗粒扩散远离“热点”区域，并修改下游颗粒分布的光谱。这些特征在性质上与最近旅行者号在日鞘中的观测相似。这些结果对于研究湍流磁化等离子体中以及包含大尺度非平面结构的等离子体中激波的粒子加速问题具有重要意义。例子包括由太阳风终止激波加速的异常宇宙射线、在传播的日光层激波中观测到的高能粒子、以及由超新星爆炸波加速的银河系宇宙射线等。
2010-10-02 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
