The Stability of the Electron Strahl against the Oblique Fast-magnetosonic/Whistler Instability in the Inner Heliosphere
分析了电子散射在太阳风中随日心距变化的微观动力学稳定性。斜快磁声/哨声（FM/W）不稳定性已出现在文献中作为一个关键的候选机制的有效散射的电子strahl到电子晕人口。利用帕克太阳探测器（PSP）和太阳神的数据，我们比较了测量strahl性能与分析阈值的倾斜FM/W不稳定性在低和高$β_{\parallel c}$制度，其中$β_{\parallel c}$是核心平行的热压力的磁压力的比率。我们的PSP和Helios的数据表明，电子strahl是平均稳定的倾斜FM/W不稳定性的内日球层。我们的分析表明，不稳定性，如果有的话，只能偶尔激发和短时间尺度。我们讨论了我们的分析和潜在的替代解释观察到的散射电子strahl在太阳风的警告。此外，我们建议在未来的个人分布的稳定性的数值评估，以考虑任何不确定性的有效性的分析表达式的不稳定阈值。
2022-01-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Oblique Instability of Quasi-Parallel Whistler Waves in the Presence of Cold and Warm Electron Populations
本文将准平行哨声波斜向不稳定性分析推广到冷、暖电子群共存情形，揭示增长率双峰结构及不稳定性在冷电子群缺失时仍存在，并通过粒子模拟证明该不稳定性可产生观测到的电子分布平台/束流特征，反转了以往关于斜向合声波激发机制的因果解释。
2024-06-28 physics.plasm-ph physics.space-ph
Whistler Wave Turbulence in Solar Wind Plasma
哨声波存在于太阳风等离子体中。这些波具有典型地由分别大于离子陀螺频率和小于离子陀螺半径的频率和长度尺度表征的特征湍流波动。电子惯性长度是哨声波湍流中的一个内在尺度，它将高频太阳风湍流谱划分为小于和大于电子惯性长度的尺度。我们提出了非线性三维，时间相关的，流体模拟哨声波湍流研究它们在太阳风等离子体中的作用。我们的模拟发现，色散哨声模式的演变完全不同的两个制度。虽然色散哨声波效应在大尺度范围内更强，但它们不影响由Kolmogorov样$k^{-7/3}$谱描述的谱级联。相比之下，小尺度湍流波动表现出类似Navier-Stokes的演化，其中特征湍流涡旋表现出典型的$k^{-5/3}$流体动力学湍流谱。利用波速与磁场的均分关系，定量地讨论了哨声波在太阳风等离子体涨落中的作用。
2009-11-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Quasilinear Approach of the Whistler Heat-Flux Instability in the Solar Wind
在太阳风中，热电子束（或strahl）是主要的电子热通量，它被认为是由电磁电子束不稳定性（也称为热通量不稳定性）自我调节的。在这里，我们报告的第一个准线性理论方法的哨声不稳定分支能够表征长期饱和的不稳定性，以及放松的电子速度分布。的不稳定性饱和度不仅是由漂移速度，只经历一个轻微的松弛，但主要是从并发的相互作用的电子与哨声，诱导（相反）的温度各向异性的核心和光束人口，并减少有效的各向异性。这些结果可能能够（i）解释太阳风中哨声热通量波动的低强度（尽管其他解释仍然是可能的，需要进一步研究），（ii）证实这些波动在电子strahl的弛豫和各向同性化以及电子热通量的调节中的有效性降低。
2019-03-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Whistler Wave Cascade in Solar Wind Plasma
对哨声波湍流进行了三维非线性、时间相关的流体模拟，研究了哨声波在太阳风等离子体湍流中的作用。在这些湍流中，特征湍流起伏的频率和长度尺度分别大于离子陀螺频率和小于离子陀螺半径。电子惯性长度是哨声波湍流中的一个内在尺度，它将高频太阳风湍流谱划分为小于和大于电子惯性长度的尺度。我们的模拟发现，色散哨声模式的演变完全不同的两个制度。虽然色散哨声波效应在大尺度范围内更强，但它们不影响由Kolmogorov样$k^{-7/3}$谱描述的谱级联。相比之下，小尺度湍流波动表现出类似Navier-Stokes的演化，其中特征湍流涡旋表现出典型的$k^{-5/3}$流体动力学湍流谱。利用波速与磁场的均分关系，定量地讨论了哨声波在太阳风等离子体涨落中的作用。
2009-02-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Stochastic diffusion of electrons interacting with whistler-mode waves in the solar wind
通过变分试验粒子模拟和共振宽度的计算，研究了哨声振幅和传播角的增加对共振宽度的影响。虽然在典型的1 AU太阳风参数的高振幅和斜哨声能够形成一个各向同性的人口没有任何额外的过程，异常的相互作用与准平行哨声可能是必不可少的太阳附近的晕形成的过程。高振幅和准平行哨声可以散射strahl电子到低速度（小于波相速度），形成一个晕人口，只要他们的振幅足够高。我们还提出了详细的对初始条件的敏感性的基础上计算的相空间体积，这是必要的高度随机运动的数值计算，由于共振相互作用与大振幅波的仔细治疗。我们的方法确保了鲍里斯算法的体积保持特性始终适用于随机和非随机粒子运动的模拟。
2022-01-23 astro-ph.SR nlin.CD physics.plasm-ph
Parker Solar Probe evidence for scattering of electrons in the young solar wind by narrowband whistler-mode waves
帕克太阳探测器上的场套件对等离子体波的观测和太阳风电子阿尔法和质子调查（SWEAP）对电子的观测为径向距离小于0.3 AU的窄带哨声模式波对strahl能电子的俯仰角散射提供了强有力的证据。我们提出了两个例子的几个小时的时间间隔，包括8个波形捕获与哨声模式波和26个代表性的电子分布，详细检查。两个狭窄，17个明显扩大，8个非常广泛。两个狭窄的strahl发生时，要么没有哨声或非常间歇性的低振幅波。八个最广泛的分布中有六个与强烈的，持续时间长的波相关。大约有一半的观察到的电子分布具有与能量相关的散射机制相一致的特征，这与窄带波的相互作用是一致的。比较的哨声模式频带中的波功率的俯仰角宽度和测量的各向异性提供了额外的证据哨声模式波的电子散射。的俯仰角加宽发生在一个能量范围内获得的n=1（同流）的共振所观察到的波和等离子体参数。额外的观察，热通量是较低的间隔与多个之字形可以提供线索的性质之字形。这些结果提供了强有力的证据表明，热通量减少的宽带哨声模式波散射的strahl能量的电子。
2021-04-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Utilizing the Hamiltonian dynamics to study resonant interactions of whistler-mode waves and electrons in the solar wind
大振幅哨声波在太阳风电子散射中的作用一直是空间物理中的一个有趣的问题。为了研究这种波粒相互作用，我们开发了一个矢量化的测试粒子模拟与变分计算的李雅普诺夫指数。利用久期微扰理论，我们证实了粒子的俯仰角扩散是沿着恒定的哈密顿面进行的，并且是由与共振面的相互作用驱动的。我们还发现，在太阳风中，斜哨声能有效地将场向的strahl电子散射到晕中。我们通过模拟证明，这些波能够在速度分布函数中产生喇叭状特征，类似于文献中最近的PIC模拟结果。
2021-05-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The Nonlinear Evolution of Whistler-Mode Chorus Revisited: Modulation Instability as the Source of Tones
本文从波粒相互作用角度研究哨声模合声波的调制不稳定性，揭示离子运动对不稳定阈值的影响，并证明高阶效应可解释啁啾、扫频速率及半电子回旋频率处功率带隙，数值验证表明波包相互作用是音调产生和电子增能的重要来源。
2023-05-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Modeling interactions of narrowband large amplitude whistler-mode waves with electrons in the solar wind inside ~.3 AU and at 1 AU using a particle tracing code
在~ 0.3天文单位和~1天文单位范围内发现了大量频率为电子回旋频率十分之一的大振幅窄带哨声模式波，这为长期存在的关于太阳风电子散射和散射的问题提供了答案。波可以在很宽的能量范围内与电子发生快速的非线性相互作用。与平行传播的情况相反，电子和波之间的反向传播对于与倾斜传播的波的谐振是不需要的。使用一个完整的三维粒子追踪代码，我们已经研究了相互作用的电子与能量从0 eV到2 keV的哨声模式波的振幅为20 mV/m和传播角度从0到180度的背景磁场。与波包和单波的相互作用都是基于~.3 AU和1 AU的观测来建模的。模拟表明，这些波在电子的快速散射和散射中发挥了关键作用。结果提供了非线性效应的证据，表明准线性方法是不足以模拟哨声的作用，在太阳风电子的演变。对于某些初始能量和俯仰角范围，反向传播和斜向传播的波都发生强散射和散射。由于电子从太阳传播到较小磁场的区域，由于第一绝热不变量守恒，strahl电子的强散射抵消了俯仰角变窄。散射也产生了较热的各向同性晕。伴随的电子热通量的限制也与其他天体物理环境有关。
2021-04-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electrostatic and whistler instabilities excited by an electron beam
电子束-等离子体系统在空间等离子体环境中普遍存在。在这里，使用达尔文粒子网格法，静电和哨声不稳定性的激励由旋转的电子束研究支持最近的实验室实验。假设总等离子体频率$ω_{pe}$大于电子回旋频率$Ω_e$。快速增长的静电束模式波通过减慢和松弛平行于背景磁场的电子束而在几个等离子体振荡中饱和。当它们饱和时，有限振幅静电束模式波可以与背景热电子的尾部共振，并将它们加速到束平行速度。生长较慢的哨声波主要以两种共振模式激发：（a）通过朗道共振，由于平行速度的束电子的反向斜率;（b）通过回旋共振，通过散射电子到更低的俯仰角和更小的能量。结果表明，对于场取向的电子束，哨声不稳定性可以被抑制的静电不稳定性，由于更快的能量转移率之间的电子束和静电波。哨声波和静电波之间的这种增长竞争取决于$ω_{pe}/Ω_e$的比例。在波的传播方面，电子束产生的静电波被限制在电子束区域，而电子束产生的哨声波传输能量远离电子束。
2017-07-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Parker Solar Probe evidence for the absence of whistlers close to the Sun to scatter strahl and regulate heat flux
使用帕克太阳探测器场带通滤波器数据和SWEAP电子数据从遭遇1到9，我们显示了统计特性的窄带哨声从~16 Rs到~130 Rs，并比较波发生电子特性，包括β，温度各向异性和热通量。在~28 Rs（~0.13 au）内很少观察到哨声。在28 Rs之外，它们发生在平行电子β从~1到10的狭窄范围内，并且具有与哨声热通量扇不稳定性一致的β热通量发生。由于~30 Rs内的电子分布显示双极电场的特征，哨声的缺乏表明，与双极电场或其他等离子体性质的变化相关的电子分布函数的修改，必须导致在太阳附近观察到的其他模式（包括孤立波，离子声波）的不稳定性下限。在太阳附近和低β（<.1）或高β（>10）区域中缺乏窄带哨声波，这对于理解和模拟耀斑加速电子的演化以及天体物理环境中热通量的调节也是重要的，这些天体物理环境包括其他恒星风、星际介质、吸积盘和星系团内介质
2021-12-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The Nature of Subproton Scale Turbulence in the Solar Wind
太阳风中亚质子尺度波动的性质是一个悬而未决的问题，部分原因是可能发生两种类似的电磁湍流：动力学阿尔芬湍流和哨声湍流。然而，这两种可能性有一个关键的质的区别：哨声湍流，不像动力学阿尔芬湍流，在密度波动中的力量可以忽略不计。在这封信中，我们提出了新的观测数据，以及分析和数值结果，调查这种差异。结果表明，第一次，远低于质子尺度的波动主要是动力学阿尔芬湍流，如果存在的话，哨声波动只占总能量的一小部分。
2013-05-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Linear unstable whistler eigenmodes excited by a finite electron beam
电子束产生的哨声波广泛存在于地球的空间等离子体环境中，并与许多现象密切相关。在这里，我们研究的线性增长的哨声本征模激发的有限回旋电子束，以便于解释相关实验中的束产生的哨声波在大型等离子体装置在加州大学洛杉矶分校。首先对无限回转梁进行了线性失稳分析。结果表明，哨声波是由回旋共振、朗道共振和反常回旋共振共同激发的，这与我们的实验结果一致。通过匹配边界处光束内外的哨声本征模，得到了各波模的线性增长率，并构造了相应的模式结构。这些本征模在束边界附近达到峰值，泄漏出束区，并在远离束的地方衰减到零。
2019-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Interplay Between Anisotropy- and Skewness-driven Whistler Instabilities in the Solar Wind under the Core-Strahlo model
本文通过线性动理学理论，采用芯-斯特拉洛模型研究太阳风中温度各向异性与场向偏斜共同驱动的哨声波不稳定性，发现超热斯特拉洛群体是更强的自由能源，且可忽略芯各向异性贡献。
2023-07-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Skew-Kappa distribution functions & whistler-heat-flux instability in the solar wind: the core-strahlo model
太阳风中的电子速度分布已知具有场向偏度，其特征在于存在次级粒子群，如晕和strahl。偏度可以为激发电磁不稳定性提供能量，例如哨声热通量不稳定性（WHFI），这可能在调节太阳风中的电子热通量方面发挥重要作用。在这里，我们使用动力学理论来分析WHFI的稳定性，在太阳风等离子体中的太阳风核心，晕和strahl电子被描述为两个分布的叠加：麦克斯韦核心，和另一个人口模型的Kappa分布的不对称项已被添加，代表晕和strahl。在考虑小偏度分布的情况下，我们求解了平行传播哨声模的色散关系，并研究了它在不同等离子体参数下的线性稳定性。我们的研究结果表明，WHFI可以在这个系统中发展，并提供这种不稳定性的稳定阈值，作为电子β和平行电子热通量的函数，与观测数据进行比较。然而，由于不同的等离子体状态，具有不同的稳定性水平的WHFI，可以有相同的时刻热通量值，它是偏斜度（即沿磁场的分布的不对称性），而不是热通量，不稳定性的最佳指标。因此，具有高热流的系统可以足够稳定到WHFI，因此不清楚不稳定性是否可以通过波粒相互作用有效地调节热流值。
2021-10-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Whistler instabilities from the interplay of electron anisotropies in space plasmas: A quasilinear approach
最近对观测数据的统计研究揭示了哨声波动与空间等离子体中存在的各向异性电子群之间的相关性，例如，太阳风和行星磁层。局部地，哨声可以被与各向异性电子相关联的两个自由能源激发，即，温度各向异性和携带热通量的光束群体。然而，这两种自由能的来源和由此产生的不稳定性通常是独立研究的，这妨碍了对它们之间相互作用的现实解释。本文给出了由两个反向漂移电子布居及其各向异性温度累积驱动的哨声不稳定性的参量准线性研究结果。通过与由束流布居或温度各向异性主导的个别制度相比，在瞬态制度中，不稳定性受到这两种自由能源的影响的高度制约。累积效应刺激不稳定性并增强所产生的波动，其与电子相互作用并刺激它们在速度空间中的扩散，导致与垂直方向上的核心加热和射束电子的热化相关的射束速度的更快和更深的弛豫。特别是，松弛的温度各向异性的准稳定状态下的阈值条件下预测的线性理论可以解释的意见，这些国家的积累附近的各向同性和均分的能量。
2019-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Collisional whistler instability and electron temperature staircase in inhomogeneous plasma
University of Oxford（牛津大学）；Trinity College, Oxford（牛津大学三一学院）；Merton College, Oxford（牛津大学默顿学院）
本文研究了碰撞性等离子体中哇声不稳定性，发现其可通过调节电子温度剖面抑制热输运，并在高β条件下形成温度阶梯结构。
2026-01-15 physics.plasm-ph
Narrowband oblique whistler-mode waves: Comparing properties observed by Parker Solar Probe at <0.2 AU and STEREO at 1 AU
目的：大振幅窄带斜向传播哨声模式波的频率约为0.2 fce（电子回旋频率），通常观察到在1 AU，是最一致的哨声热通量风扇不稳定性。我们想确定类似的哨声模式波是否发生在0.2天文单位内，以及它们的性质与1天文单位的性质相比如何。方法：我们利用帕克太阳探测场仪器的波形捕获数据，开发了一个窄带哨声波数据库。SWEAP仪器与Fields的准热噪声测量相结合，可提供电子热通量、β和其他电子参数。研究结果：帕克太阳探测器在约0.3天文单位内的观测表明，波比1天文单位处的波更间歇，并且经常穿插着更高频率的静电哨声/伯恩斯坦波。这可能是由于观测到的更靠近太阳的太阳风变化更大。哨声通常发生在磁场变化更大的区域内，并且经常伴随着太阳风速度的小幅增加。近太阳哨声模式波也是窄带和大振幅的，并且与大于1的β相关联。波角有时是高度倾斜的（靠近共振锥），但角度已被确定的事件只有一小部分。与热通量和β的关联通常与哨声扇不稳定性一致，尽管有热通量明显低于不稳定性极限的间隔。强散射的strahl能量电子被视为与波，提供证据表明，波调节电子热通量。
2020-12-14 physics.plasm-ph physics.space-ph
Quasi-parallel anti-sunward propagating whistler waves associated to the electron-deficit in the near-Sun solar wind: Particle-in-Cell simulation
本文利用粒子模拟研究近太阳太阳风电子速度分布中的电子亏缺如何触发波粒相互作用，从而驱动平行反日传播哨声波不稳定，并解释其与电子亏缺分布伴生观测的现象及非碰撞热流调节机制。
2025-01-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron Heat Flux and Whistler Instability in the Earth's Magnetosheath
Swedish Institute of Space Physics（瑞典空间物理研究所）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Laboratory of Physics and Chemistry of the Environment and Space (LPC2E), OSUC, Univ Orleans, CNRS, CNES（环境与空间物理化学实验室（LPC2E）、OSUC、奥尔良大学、CNRS、CNES）；Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado（科罗拉多大学大气与空间物理实验室）；Imperial College London（帝国理工学院）
研究地球磁鞘中电子热流的特性及其受磁鞘磁场和Whistler不稳定性的影响，通过MMS实测数据量化热流并揭示其演变机制。
2026-04-24 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic whistler instability in a mirror-confined plasma of a continuous ECR ion source
本文研究了在GISMO装置上，在镜面磁阱中连续ECR放电的稠密等离子体中的动力学不稳定性。我们实验定义不稳定的制度和相应的等离子体参数，在那里观察到的电磁发射的激发，伴随着从磁阱的高能电子的沉淀。沉淀电子能量分布和等离子体电磁发射光谱的综合实验研究，连同回旋不稳定性增量的理论估计证明，在实验条件下，所观察到的不稳定性与哨声模式波的激发有关，哨声模式波是从磁阱中损失高能电子的驱动器。本研究的结果对于GISMO ECRIS装置的进一步发展和改进其作为离子源的参数具有重要意义。此外，等离子体动力学不稳定性的研究是根本的兴趣，并提供了实验工具，同时研究等离子体的电磁活动和相应的变化，在共振电子能量分布。
2023-01-11 physics.plasm-ph
The Violation of the Taylor Hypothesis in Measurements of Solar Wind Turbulence
受即将到来的太阳轨道器和太阳探测器+任务的启发，定性和定量预测违反泰勒假设对在近太阳环境中测量的磁能频谱的影响。合成航天器数据方法被用来预测观测签名的违反临界平衡Alfvénic湍流或平行的快速/哨声湍流。违反泰勒假设可能发生在慢流状态，导致整个频谱向更高频率移动，或在色散状态，其中耗散范围频谱在高频处发生振荡。结果表明，Alfvénic湍流不会显著违反泰勒假设，但哨声湍流会。因此，频谱的平坦化是快速/哨声湍流的关键观测特征。
2014-06-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observation of whistler wave instability driven by temperature anisotropy of energetic electrons on EXL-50 spherical torus
该研究在EXL-50球形环ECW稳态等离子体中观测到30–120 MHz哨声波，并通过LHW与ECW协同抑制证实其由高能电子温度各向异性驱动。
2023-07-13 physics.plasm-ph
Nonlinear coupling of whistler waves to oblique electrostatic turbulence enabled by cold plasma
动力学模拟和理论表明，哨声波可以激发斜，短波长的波动，通过二次漂移不稳定性，如果人口足够冷的等离子体。激发的模式导致加热的冷人口和阻尼的主要哨声波。不稳定阈值取决于冷种群的密度和温度，如果冷种群的温度足够低，则不稳定阈值可以相对较小。因此，这种机制可能会发挥重要作用，在控制振幅的哨声在地球的磁层的冷背景等离子体足够的密度存在的地区。
2021-04-19 physics.plasm-ph physics.space-ph
Clarifying the solar wind heat-flux instabilities
在太阳风中，电子速度分布揭示了两个反向运动的粒子群，这两个粒子群可能引起电磁（EM）束流不稳定性，即热通量不稳定性。取决于等离子体参数的两个不同的分支哨声和消防水龙带不稳定性可以激发。这些不稳定性在许多情况下都会被调用，但它们之间的相互作用仍然知之甚少。进行精确的数值分析以解析线性Vlasov-Maxwell色散并表征这两种不稳定性，例如，增长率、波频率和阈值，从而能够确定它们在空间等离子体中通常经历的条件下的主导地位。特别感兴趣的是超热卡帕分布的电子，这是无处不在的，在这些环境中的影响。哨声或消防水龙带不稳定性的优势是高度制约的束芯的相对速度，核心等离子体β和超热电子的丰度。相对漂移速度导出的不稳定性阈值显示出与核心等离子体β的哨声模式的负相关性，和与核心等离子体β的消防水管不稳定性的直接相关性。超热电子减少有效的（聚束）各向异性抑制消防水龙带模式，而哨声不稳定性的刺激。
2018-07-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Growth of Outward Propagating Fast-Magnetosonic/Whistler Waves in the Inner Heliosphere Observed by Parker Solar Probe
帕克太阳探测器（PSP）观测到内日球层的太阳风具有丰富的波动活动。离子或电子意义上的回旋波模式是最关键的波分量之一。然而，它们在靠近太阳的日光层内部的起源和演化仍然是个谜。具体地说，它仍然是未知的，无论是从太阳大气层或本征模增长本地由于等离子体的不稳定性发射的信号。为了解决这一争议，我们必须研究波模能量变化率的关键量。发展了一种测量等离子体波能量变化率的新技术，并将其应用于PSP测量波电磁场。在太阳风坐标系下给出波坡印廷通量，并指出波的性质是向外传播的快磁声波/哨声波模式，而不是向日传播的波。我们提供的第一个证据的增长的快磁声/哨声波模式在日光层内的波频率的实部和虚部的衍生光谱的基础上。能量变化率上升并在与电磁场功率谱密度的凸起相同的波数范围内保持在正水平，清楚地表明所观察到的快磁声波/哨声波正在局部增长到大幅度。
2021-09-27 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Whistler Wave Observations by \textit{Parker Solar Probe} During Encounter $1$: Counter-Propagating Whistlers Collocated with Magnetic Field Inhomogeneities and their Application to Electric Field Measurement Calibration
本研究利用帕克太阳探测器第1次交会的观测数据，识别出与磁场非均匀区共存的多传播方向电磁哨声波，重构其等离子体系参数，估算了电场天线在哨声频段的有效长度，并探讨了波的产生机制。
2023-04-03 physics.plasm-ph physics.space-ph
Effects of electron temperature anisotropy on proton mirror instability evolution
质子镜模是磁鞘中常见的大振幅非传播结构。有人认为，电子温度各向异性可以提高质子镜不稳定性的增长率，而留下的质子回旋不稳定性在很大程度上不受影响，因此导致质子镜不稳定性占主导地位的质子回旋不稳定性在地球的磁鞘。在这里，我们使用粒子模拟研究电子温度各向异性对质子镜不稳定性演化的影响。与假设相反，电子温度各向异性导致电子哨声不稳定性的兴奋。我们的研究结果表明，电子哨声不稳定性的增长速度比质子镜不稳定性快得多，并迅速消耗电子的自由能，所以没有电子温度各向异性留下显着影响质子镜不稳定性的演变。
2016-02-10 physics.plasm-ph physics.space-ph
Understanding cold electron impact on parallel-propagating whistler chorus waves via moment-based quasilinear theory
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Space Science Institute（太空科学研究所）
本文通过动量基准准线性理论研究冷电子对平行传播哨鸣波的影响，揭示二次不稳定性在能量传输中的作用及对磁层内波振幅的限制。
2026-03-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Does the magneto-thermal instability survive whistler-suppression of thermal conductivity in galaxy clusters?
本文通过Boussinesq模拟研究哨声波抑制热流对星系团外围磁热不稳定性（MTI）的影响，发现强抑制会中断磁发电机并导致MTI湍流消亡，但外部强迫可使其恢复并维持浮力不稳定。
2025-02-04 astro-ph.CO physics.plasm-ph
Electron-driven instabilities in the solar wind
电子是太阳风中必不可少的粒子种类。它们的速度分布函数往往表现出非平衡特性。这些包括温度各向异性，尾部（峰度），和反射不对称性（偏度），这有助于显着的热通量的太阳风。如果这些非平衡特征足够强，它们会驱动动力学微观不稳定性。我们发展了一个基于准线性理论方程的半图形框架来描述太阳风中电子驱动的不稳定性。我们应用我们的框架，以共振温度各向异性驱动的不稳定性。这些不稳定性包括电子哨声各向异性不稳定性和传播电子消防管不稳定性。然后，我们描述的反射不对称性驱动的电子分布函数的共振不稳定性。这些包括电子/离子声、动力学阿尔文热通量、朗缪尔、电子束、电子/离子回旋、电子/电子声、哨声热通量、斜快磁声/哨声、低杂波风扇和缺电子哨声不稳定性。我们简要地评论非共振不稳定性驱动的电子温度各向异性，如镜像模式和非传播的消防水龙带不稳定性。最后，我们总结我们的审查与列表中的电子驱动的不稳定性领域的太阳风的开放性研究课题。
2022-06-21 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
Towards a general quasi-linear approach for the instabilities of bi-Kappa plasmas. Whistler instability
Kappa分布普遍存在于空间和天体物理学中的弱碰撞等离子体中，如太阳风，这表明这些非平衡等离子体的微观和宏观性质受到波粒相互作用的高度制约。本文研究了电子各向异性双Kappa（或双$κ$ -）分布的演化，并由此引发电磁电子回旋（或哨声）模的不稳定性。这里提出的新的准线性方法包括温度各向异性弛豫过程中的$κ$参数的时间变化。数值结果表明，$κ$可能会增加的时间间隔很短的开始，但随后下降到一个值低于初始值，而等离子体β和温度各向异性表明系统的松弛。我们的研究结果表明，电磁湍流起着重要的作用，等离子体的超热化，最终降低参数$κ$。尽管$κ$的变化一般是负的（$Δκ<0$），但这种变化似乎取决于各向异性电子的初始条件，这些条件在日光层内部变化很大。
2020-12-03 physics.plasm-ph
Electromagnetic waves and electron anisotropies downstream of supercritical interplanetary shocks
利用Wind探测线圈磁强计对四个超临界行星际激波下游的fci <<f <fce的电磁低杂波和哨声波进行了波形观测。观测到哨声波的\partialB与归一化热通量幅值呈弱正相关，与T_eh/T_ec呈负相关。所有这些都同时观察到电子分布满足哨声热通量不稳定性阈值，大多数T_{perp,h}/T_{para,h}> 1.01。因此，哨声模式波似乎是由热通量不稳定性驱动，并导致垂直加热的晕电子。较低的混合波表现出\partialB和归一化热通量大小之间的弱得多的相关性，并且经常在磁场梯度附近观察到。第三种类型的事件显示波动符合低混合和哨声模式波的混合物。这些结果表明，哨声波可能确实是调节电子热通量和晕温度各向异性，这是重要的理论和模拟电子分布演化从太阳到地球。
2012-07-26 physics.plasm-ph physics.space-ph
Whistler instability in a semi-relativistic bi-Maxwellian plasma
利用线性化的Vlasov-Maxwell系统，讨论了半相对论双Maxwell分布下嵌入环境磁场中的韦伯不稳定性，希望这种情形也能出现在某些相对论环境中，伽马射线暴源和相对论性喷流源、超新星和银河系宇宙射线，其中垂直温度比平行温度占主导地位。色散关系与图形表示一起进行了分析，并给出了增长率的估计以及极限情况下的不稳定阈值条件，即，xi<=1（谐振情况）和xi>>1（非谐振情况）。据观察，相对论效应抑制的不稳定性，也降低了阈值的不稳定性设置。环境磁场对不稳定性的贡献仅出现在非共振情况下，导致生长速率降低。然而，环境磁场的影响是减少，因为我们从弱相对论性制度的高度相对论性的。我们还注意到，周围的磁场产生真正的振荡和非线性效应减少这些振荡。此外，对于无场情况，即，B_0 =0时，给出了半相对论双麦克斯韦等离子体中两种极限情况下的韦伯不稳定性增长率。
2013-04-09 physics.plasm-ph
Electron mirror instability: Particle-in-cell simulations
电子镜不稳定性和它的竞争与通常占主导地位的哨声（电子回旋）不稳定性驱动的电子垂直温度各向异性的性质进行了研究的线性水平上使用的Vlasov线性求解器和非线性水平上使用的二维全粒子代码。模拟结果表明，线性次主导电子镜不稳定性可能在非线性水平上与哨声不稳定性竞争，甚至可能最终成为主导模式，产生以磁峰形式存在的非传播次离子尺度相干结构.
2018-06-13 physics.plasm-ph
Thermal conductivity with bells and whistlers: suppression of the magnetothermal instability in galaxy clusters
本文研究了哨声波对热传导的抑制效应对星系团外围磁热不稳定性（MTI）的影响，发现当抑制超过临界阈值时MTI会进入“死亡螺旋”，且外部湍流与哨声波抑制的联合作用能产生复杂的动力学行为，甚至复活“死亡”的MTI。
2025-02-03 astro-ph.CO physics.plasm-ph
Fluid approach of current-driven Langmuir waves associated with type III radiation and whistler waves: Relevance to PSP and other solar wind observations
本文提出一种基于流体-麦克斯韦方程的电流驱动朗缪尔波转换模型，可在无不稳定性和波合并条件下同时产生III型射电辐射与哨声波，并用于解释帕克太阳探测器等太阳风观测结果。
2025-07-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Stagnation of electron flow by a nonlinearly generated whistler wave
对相对论电子束在高密度磁化等离子体中的输运进行了数值和理论研究。注入冷等离子体的电子束激发了韦伯和双流不稳定性，这些不稳定性加热了电子束并使其饱和。在没有施加磁场的情况下，加热的射束继续传播。然而，当沿光束传播方向施加特定强度的磁场时，会激发出偏角哨声模的二次不稳定性。然后这些模式非线性耦合，产生一个大振幅的平行传播哨声，停止光束。在这封信中，我们将详细地展示这些现象，并解释哨声介导的光束停滞的机制。
2016-08-31 physics.plasm-ph
Zebra-like patterns in whistler wave emission spectra from nonequilibrium mirror-confined laboratory plasma
在桌面镜磁阱中的强非平衡等离子体的电子回旋辐射谱中观察到了类似斑马的斑图。实验数据的分析表明，斑马状图案的形成最终可能涉及调制的哨声波的离子声波激发的电子突然喷射到一个损失锥的哨声不稳定性的发展所造成的电子回旋共振条件下。
2020-06-15 physics.plasm-ph
Electromagnetic Proton Beam Instabilities in the Inner Heliosphere: Energy Transfer Rate, Radial Distribution, and Effective Excitation
在太阳风中经常观察到不同离子种类之间的差异流动，这种离子差异流动可以提供驱动Alfvén/离子回旋和快磁声/哨声不稳定性的自由能。以前的工作主要集中在离子束不稳定性下的参数代表的太阳风附近1 au。本文利用内日球层磁场和等离子体参数的径向模型进一步研究了质子束流的不稳定性。我们探讨了一个全面的分布质子束不稳定性的日心距离和束速的函数。我们还对不稳定波和粒子之间的能量转移进行了详细的分析，并量化了质子束的自由能流入不稳定波和其他种类的粒子物种（即，质子核、α粒子和电子）。这项工作澄清了平行和垂直电场都是负责激发斜阿尔文/离子回旋和斜快磁声/哨声不稳定性。此外，这项工作提出了一个有效的增长长度来估计是否有效地激发不稳定性或没有。结果表明，质子束在太阳大气中以600-1300 km/s $\sim$的速度漂移，可以有效地驱动斜向Alfvén/离子回旋不稳定性、斜向快磁声/哨声不稳定性和斜向Alfvén/离子束不稳定性.特别是，在太阳大气中驱动的倾斜阿尔文/离子回旋波可以在其中显着阻尼，导致太阳日冕加热。这些结果有助于了解质子束流在日光层内的动力学，并可以通过现场卫星测量进行验证。
2021-10-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless whistler heat-flux instability in ultra-high-$β$ plasmas
Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系）
研究超高β等离子体中WHFI调节的热传输，通过理论外推提出假设，用1D3V和2D3V动力学模拟证实，发现热通量传输方式及抑制情况与维度有关，给出不同模拟下平行热通量缩放关系，并发展理论解释现象，扩展了对WHFI的理解。
2026-09-10 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
On the transition between the Weibel and the whistler instabilities
本文用数值方法研究了等离子体组态在环境磁场幅值逐渐增大的情况下，非共振（韦伯型）和共振（哨声型）不稳定性之间的转变。弗拉索夫-麦克斯韦系统是在一种配置中求解的，其中场有三个分量，但只依赖于一个坐标和时间。这些不稳定性的非线性演化示出的等离子体频率的前几个谐波的电磁和静电模式的激发，并在一个大的环境磁场的情况下，到一个长波长，空间调制的哨声不稳定性所产生的磁场的振幅。
2010-08-15 physics.plasm-ph
Resonant and non-resonant whistlers-particle interaction in the radiation belts
本文研究了低带合唱哨声与各向异性相对论电子之间的波粒相互作用。在这种情况下，我们提出了第一个直接比较的第一原理粒子在细胞（PIC）模拟与准线性扩散代码。在PIC方法中，波是由温度各向异性不稳定性自洽产生的，该温度各向异性不稳定性快速饱和并使系统向边缘稳定性松弛。我们表明，准线性扩散和PIC结果有显着的定量不匹配的区域的能量/俯仰角的共振条件不满足。此外，对于接近损失锥的俯仰角，扩散代码高估了散射，特别是在低能量下。这表明，为了捕获非共振相互作用、共振增宽以及考虑接近$90^\circ$的角度处的散射，应当考虑高阶非线性理论。
2014-12-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
Secondary Whistler and Ion-cyclotron Instabilities driven by Mirror Modes in Galaxy Clusters
本文利用全动力学PIC模拟研究星系团内介质中镜像不稳定性非线性阶段，发现高β条件下低磁场区会伴随激发哨声波与离子回旋波，并调控离子压力各向异性。
2023-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Quantifying the diffusion of suprathermal electrons by whistler waves between 0.2 and 1 AU with Solar Orbiter and Parker Solar Probe
本研究利用太阳轨道器和帕克太阳探测器数据，统计分析了0.2至1天文单位间的哨声波，并通过准线性理论计算扩散系数，发现哨声波可解释Strahl电子投掷角演化，其中逆向传播波在0.2天文单位处扩散效率高出两个数量级。
2024-02-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Cyclic reformation of subcritical perpendicular fast magnetosonic shocks due to oblique Whistler waves
Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), ENS Lyon, Université de Lyon, Université de Lyon 1, CNRS（里昂天体物理研究中心，里昂高等师范学校，里昂大学，里昂第一大学，法国国家科学研究中心）
研究亚临界垂直快磁声激波稳定性，通过二维PIC模拟发现斜向Whistler波驱动不稳定的环状重构，而非外部扰动。
2026-04-01 physics.plasm-ph
Reconstruction of Polarization Properties of Whistler Waves From Two Magnetic and Two Electric Field Components: Application to Parker Solar Probe Measurements
针对PSP磁力计技术故障导致低频段磁场分量缺失的问题，提出利用双磁场和双电场分量重建哨声波偏振特性的新方法，为分析受影响相遇中的哨声波特性提供了有效手段。
2024-02-12 astro-ph.SR physics.data-an physics.ins-det
Role of kinetic instability in runaway electron avalanche and elevated critical electric fields
研究了动力学哨声波不稳定性对逃逸电子雪崩的影响。从DIII-D实验的参数，我们表明，稀土散射激发哨声波可以解释几个不太了解的实验结果中看到的各种托卡马克。我们发现雪崩增长率和阈值电场的增加，使本模型更接近观察比以前的结果。动力学不稳定性的激发和共振电子的散射计算自洽使用准线性模型。我们还解释了在DIII-D静态RE实验中观察到的电子回旋发射（ECE）信号的快速增长和极低频哨声模的激发[D. A. Spong等人，提交至Phys. Rev. Lett.]。这些结果表明，通过控制背景热等离子体温度，可以在托卡马克破裂中自发激发等离子体波，并抑制逃逸电子的雪崩产生。
2018-01-05 physics.plasm-ph
The Role of Whistler and Ion Cyclotron Waves in Particle Escape from Mirror Modes in the Intracluster Medium
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
基于粒子模拟的静态电磁场，研究哨声波和离子回旋波如何增强镜像模中捕获粒子的逃逸，并测量散射率与波幅的关系。
2026-05-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Subproton-scale cascades in solar wind turbulence: driven hybrid-kinetic simulations
空间等离子体物理学中一个长期争论的问题是太阳风湍流中亚质子尺度波动的性质。在过去的十年中，一系列的理论和观测研究提出了支持动力阿尔文波（KAW）或哨声湍流。在这里，我们调查数值的亚质子尺度湍流级联的典型SW参数的性质，通过前所未有的高分辨率模拟强制混合动力学湍流在两个实空间和三个速度空间维度。我们的分析表明，在这个模型中的小尺度湍流是占主导地位的KAWs在$β\gtrsim1$和较低的$β$的磁声/哨声波动。湍流的光谱特性似乎与理论预测非常一致。这一结果在不同波的阻尼率的相对变化方面的一个试探性的解释。总的来说，结果提出了有趣的新问题的属性和变化的亚质子尺度湍流在SW，包括其可能依赖于等离子体$β$，并呼吁详细和广泛的参数探索驱动动力学湍流在三维空间。
2016-04-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron resonant interaction with whistler-mode waves around the Earth's bow shock II: the mapping technique
本文提出将概率方法与映射技术相结合的新理论方法，用于描述电子在强长波包哨声模波作用下发生显著非扩散性共振散射时的分布演化，并通过数值积分验证了该技术的有效性。
2023-08-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
An alternative form of the fundamental plasma emission through the coalescence of Z-mode waves with whistlers
等离子体发射（PE），即，等离子体频率及其二次谐波的电磁辐射是发生在天体物理和实验室等离子体中的一般过程。流行的理论提出了一个多阶段的过程归因于梁激发朗缪尔波与离子声波的共振耦合。在这里，我们研究了另一种可能性的基本PE诱导的Z模式和哨声（W）波的共振耦合。早期的研究对等离子体中这一过程的可行性和意义存在争议。本文证明了三波共振相互作用（Z+W！O）可以在基于磁离子理论的宽参数范围内得到满足，证明了这种过程的发生，并进一步利用波泵浦的粒子模拟（PIC）来评估从泵浦Z或W模式到基O模式的能量转换率。这项研究提出了一种替代形式的基本PE，这可能会发挥作用，在各种天体物理和实验室的情况下，Z和W模式很容易通过电子回旋脉泽不稳定性激发。
2021-04-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Kinetic theory of the electron strahl in the solar wind
我们发展了一个动力学理论的{电子strahl，一束高能电子的传播}从太阳沿帕克螺旋形磁场线。通过假设麦克斯韦电子分布函数在近太阳区域的等离子体是碰撞，我们推导出strahl分布函数在较大的日球距离。我们考虑了扩大杂散的两个最重要的机制：库仑碰撞和与倾斜环境哨声湍流的相互作用（异常扩散）。我们建议，这些机制是重要的能量制度分开的近似阈值，${\cal E}_c$ ;电子动能${\cal E}<{\cal E}_c$的strahl宽度主要是由库仑碰撞，而${\cal E}>{\cal E}_c$的相互作用与哨声。库仑展宽随着电子能量的增加而减小;相反，哨声主导的展宽随着能量的增加而增加，并且它可以导致高能电子的有效各向同性化和电子晕的形成。阈值能量${\cal E}_c$在离太阳较近的区域相对较高，并且随着距离的增加而逐渐减小，这意味着在较大的日球距离处，异常扩散变得越来越重要。在$1$ AU，我们估计能量阈值约为${\cal E}_c\sim 200\,{\rm eV}$。
2019-08-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
