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
Particle-in-cell simulations of the whistler heat-flux instability in the solar wind conditions
例如，在来自太空的缺乏碰撞的等离子体中，在太阳风或恒星外流中，由strahl或电子束携带的热通量预计将由自生不稳定性调节。最近，同步场和粒子观测确实揭示了在存在反束电子的情况下增强的哨声式波动，将这些波动与哨声热通量不稳定性（WHFI）联系起来。这种不稳定性仅在有限的电子束等离子体条件下预测，并且尚未在数值模拟中捕获。在这封信中，我们报告的第一个模拟WHFI在粒子在细胞（PIC）的设置，现实的太阳风的条件下，没有温度梯度或各向异性触发的不稳定性在初始阶段。的速度分布有一个复杂的反应，以增强哨声波动条件的不稳定性饱和的相对漂移相结合的诱导（有效）温度各向异性（加热核心电子和俯仰角和能量散射的strahl）的减少。这些结果与最近的准线性方法是一致的，因此，支持一个广泛接受的信念，WHFI饱和在中等幅度。在反向阳方向上，随着电子能量的增加，散射波的倾斜角分布宽度逐渐减小，这似乎是自生哨声的特征，而不是小尺度湍流的特征。
2019-08-19 astro-ph.SR 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
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
Quasilinear approach of the cumulative whistler instability in fast solar winds: Constraints of electron temperature anisotropy
上下文太阳能外流是自由能的一个重要来源，它以多种形式积累，如光束（或漂移）分量和/或温度各向异性。然而，等离子体粒子的动力学各向异性不会无限增长，粒子-粒子碰撞也不足以解释这些各向异性的观测极限。相反，自生波不稳定性可以有效地约束动力学各向异性，但现有的方法是简化的，并没有提供令人满意的解释。因此，快速太阳风中电子温度（$T$）显示的各向同性的小偏差还没有得到解释。目标。本文对快速太阳风中由各向异性电子驱动的哨声不稳定性提供了一种先进的准线性描述。增强的哨声状波动可以约束温度各向异性$A \equiv T_\perp /T_\parallel > 1$的上限，其中$\perp, \parallel$是相对于磁场方向定义的。方法.研究的是自生哨声不稳定性，累积驱动的温度各向异性和相对（计数器）漂移的电子布居，例如，核心和晕电子。最近的研究表明，准稳定的状态是不受限制的线性不稳定性阈值，但扩展的准线性方法是必要的，在这种情况下，来描述他们。结果从累积哨声不稳定性的准线性理论出发，得到了稳定性的临界条件，该条件接近于观测到的电子布居的准稳态，不稳定性饱和度由温度各向异性和电子布居相对漂移的弛豫决定.
2019-05-27 astro-ph.SR 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
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
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
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
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
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
Whistler waves in the quasi-parallel and quasi-perpendicular magnetosheath
本文基于MMS 18小时爆发模式数据统计34,409个磁鞘哨声波，比较准平行与准垂直区域的发生率及波性质，并表明其可造成显著电子投掷角散射。
2024-06-17 astro-ph.EP 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
Whistler instability stimulated by the suprathermal electrons present in space plasmas
在没有有效碰撞的情况下，偏离等离子体粒子分布的热平衡由自生不稳定性控制。哨声不稳定性是一个臭名昭著的例子，通常负责调节在空间等离子体中观察到的电子温度各向异性$A = T_{\perp}/T_\parallel>$（$\perp, \parallel$对应于磁场方向），例如，太阳风和行星磁层。存在于这些环境中的超热电子改变了等离子体的色散和稳定性，对动力学不稳定性和由此产生的波动产生预期的后果，这反过来又散射了电子并降低了它们的各向异性。为了捕捉这些相互作用，我们使用准线性动力学方法和PIC模拟，这提供了一个全面的表征哨声不稳定性的影响下的超热电子。分析是为各种各样的等离子体条件下，从低β等离子体遇到外日冕或行星磁层的高β太阳风的特点，大日光层的距离。哨声涨落在超热电子的增强下，激发了温度各向异性的弛豫，且这种影响随等离子体β参数的增大而增大。
2019-10-02 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
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
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
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
Wave-particle interactions with parallel whistler waves: nonlinear and time-dependent effects revealed by Particle-in-Cell simulations
我们提出了一个自洽的Particle-in-Cell模拟的各向异性高能电子和人口的哨声波之间的共振相互作用，与地球辐射带的相关参数。通过跟踪PIC粒子，并与测试粒子模拟比较，我们强调了在波粒相互作用的建模中包括非线性效应和时间演化的重要性，这在辐射带研究中常规使用的准线性理论的共振极限中被排除在外。特别是，我们表明，俯仰角扩散增强线性增长阶段，它迅速饱和之前，一个单一的反弹期。这就对大多数辐射带扩散计算中广泛使用的反弹平均值提出了质疑。此外，我们讨论了饱和度是如何与粒子的螺距角扩散的区域是有界的，以及众所周知的问题的$90^\circ$扩散势垒的事实。
2015-08-15 physics.plasm-ph physics.space-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
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
Resonant excitation of whistler waves by a helical electron beam
在大型等离子体装置上，通过将螺旋电子束注入冷等离子体中，激发出已知在驱动辐射带动力学中起基本作用的合唱类哨声模式波。激发哨声波的模式结构确定使用相位相关技术表明，通过朗道共振，回旋共振和异常回旋共振的组合激发波。通过回旋共振激发的主波模是准平行传播的，而通过朗道共振和反常回旋共振激发的波模以接近共振锥的斜角传播。线性波增长率的分析捕捉实验中的主要观察结果。这一结果对研究地球内磁层哨声波的产生过程具有重要意义。
2019-08-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Magnetized Laser-Plasma Interactions in High-Energy-Density Systems: Parallel Propagation
我们研究了在大振幅泵浦光波驱动下磁化等离子体中的参量过程。我们的重点是与高能量密度（HED）系统相关的激光等离子体相互作用，如国家点火装置和桑迪亚MagLIF概念。利用麦克斯韦方程组、热流体动量方程和连续性方程推导了多组分等离子体中三波相互作用的色散关系。外部B场的应用导致右偏振光波和左偏振光波以不同的相速度传播。这导致偏振的法拉第旋转，这在HED条件下可能是显著的。拉曼和布里渊散射由于背景B场而具有修改的光谱，尽管这种影响在当前实际感兴趣的系统中通常很小。我们确定了一个散射过程，我们称之为受激哨声散射，其中光波衰减为电磁哨声波（$ω\lesssim ω_{ce}$）和朗缪尔波。这只发生在外部B场的存在下，这是哨声波存在所必需的。我们计算了拉曼散射、布里渊散射和哨声散射的波长。
2021-10-30 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
Theory and Simulations of Whistler Wave Propagation
本文在二维不可压缩电子磁流体力学模型的基础上发展了哨声波的线性理论。获得了小振幅哨声波的精确解析波解，该波表现出与线性区域的观测和模拟一致的磁场拓扑结构。与实验结果一致，我们发现平行波的群速度比垂直波的群速度大。碰撞相互作用的数值模拟表明，波磁场要么聚结或排斥依赖于相关电流的极性。在非线性区域，我们的模拟表明，波磁场的演变本质上是由非线性霍尔力。
2008-03-22 physics.plasm-ph physics.space-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
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
PIC simulation of current-driven solar type III radiation and whistler waves in an electron core-strahl plasma: Relevance to PSP and other space observations
本文通过PIC模拟证明电子核-斯特拉尔等离子体中未补偿电流可直接驱动朗缪尔振荡转化为III型射电辐射并激发哨声波，无需经典波合并机制，并结合PSP观测验证该机制。
2025-07-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Entanglement of helicity and energy in kinetic Alfven wave/whistler turbulence
研究了在相对强的外磁场$b_0 {\bf e_\parallel}$存在下，磁螺旋度在动力学Alfvén波和斜哨声湍流中的作用.在这种情况下，湍流是强烈的各向异性和流体方程描述这两个制度是约化电子磁流体力学（REMHD）的推导，最初从回旋理论，也得到这里从可压缩霍尔MHD。我们使用Galtier \& Bhattacharjee（2003）导出的渐近方程来研究弱湍流区的REMHD动力学。分析的重点是磁螺旋度方程，我们得到的精确解：它们对应的纠缠关系，$n+\tilde n = -6$，其中$n$和$\tilde n$是垂直（${\bf b_0}$）波数磁能和螺旋度谱的幂律指数分别。因此，过去仅从能量方程导出的光谱，即$n=-2.5$和$\tilde n = - 3.5$，不是这个问题的唯一解决方案，而是表征直接能量级联。解$\tilde n = -3$是局部性条件的一个极限，它也是解析地得到的常螺旋度通量解。所获得的结果提供了一个新的范例，以了解太阳风湍流在亚离子尺度，它是经常观察到的$-3 < n < -2.5$。
2014-06-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Microscopic structure of electromagnetic whistler wave damping by kinetic mechanisms in hot magnetized Vlasov plasmas
利用电磁场（EM）Vlasov方法模拟了磁化热电子等离子体中低频横向扰动平行于磁场传播的动力学阻尼机制。电子磁流体哨声扰动的短时间尺度阻尼和有限电子温度对其实际频率的影响的基本物理恢复，而确定性，并进行了分析。阻尼产生于全球（占主导地位的整个相空间）和更熟悉的共振电子特定的动力学阻尼机制之间的相互作用，这两种机制都保持熵，但通过在温暖的电子平衡分布的初始相干有限振幅修改上留下它们的特征签名而明显地操作。净阻尼的结果从一个确定性热化，或相位混合过程，在很大程度上补充了在较短的时间尺度，相关的短暂的湍流电磁波动的电子的共振加速。提出了一个初始横向电磁扰动的动力学模型，并将其应用于模拟哨声波相位混合过程的签名。
2022-10-25 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
Effects of dust particles charged by inelastic collisions and by photoionization on Alfvén waves in a stellar wind
利用麦克斯韦分布的均匀磁化尘埃等离子体的动力学描述的电子和质子和尘埃粒子的非弹性碰撞和光电离充电，我们分析的色散关系考虑的情况下，波和辐射传播完全平行于环境磁场。这项研究强调了光电离过程给恒星风环境中波的传播和阻尼带来的变化，因为阿尔文波被认为在风中发生的加热和加速过程中起着重要作用。结果表明，当尘埃粒子具有负平衡电荷时，Alfvén模在所有波数下都可以耦合为哨声模和离子回旋模，而当尘埃粒子具有中性或正电荷时，这些模在一定波数下可以耦合.还可以看出，哨声和离子回旋模式目前零群速度在一个小波数的间隔，和波的最大值，其中波是非传播的光电离过程的存在下减少。对于很小的波数值，如果改变尘埃电荷的符号，模式的阻尼率可以从很小的值显著变化到很大的值。
2021-09-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Variability Of The Magnetic Field Power Spectrum In The Solar Wind At Electron Scales
在电子尺度上，太阳风磁涨落的功率谱可能是高度可变的，磁能耗散到各种粒子中的机制也存在争议。在本文中，我们调查的数据从集群任务的工作人员搜索线圈磁强计时，湍流的水平是足够高的形态的功率谱在电子尺度可以进行调查。星团航天器在两股太阳风相互作用的等离子体扰动区间采样。同时，在大尺度磁场中可以看到几个不连续性（相干结构），而在小尺度上则存在几个间歇性的波活动爆发（哨声波）。可以识别功率谱的几种不同形态：（1）由中断分开的两个幂律;（2）泰勒移位电子标度附近的指数截止;（3）泰勒移位电子标度处的强谱拐点。这些不同的形态进行了研究，通过使用小波相干性，表明在这个间隔一个明确的休息和强大的光谱膝盖的功能，这是与零星的准平行传播哨声波，即使是短时间。另一方面，当在0.1 - 0.2fce没有哨声波的特征时，很难找到一个明显的中断，并且频谱通常更具有指数截止的幂律特征。
2017-10-13 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
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
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
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
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
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
Velocity Space Signatures of Resonant Energy Transfer between Whistler Waves and Electrons in the Earth's Magnetosheath
本文结合准线性模型与MMS观测，揭示地球磁鞘磁洞中电子通过n=-1回旋共振将动能转移给哨声波，导致波增长、温度各向异性降低及电子平行加热，为湍流等离子体共振能量转移提供了自洽理解。
2023-11-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Resonant whistler-electron interactions: MMS observations vs. test-particle simulation
研究了磁层多尺度（MMS）航天器对地球磁鞘中电子速度分布函数（VDF）和强准单色波特征三维（3D）特征的同时观测。强烈的波包的特点和建模分析为准平行圆偏振哨声波和应用于测试粒子模拟，在获得洞察到签名的波粒子共振在速度空间。朗道共振和回旋加速器共振都在测试粒子模拟中得到了证实。实验粒子特征的位置和一般形状确实解释了观测结果，但更精细的细节，如观测到的特征的对称性并不匹配，这表明要么是实验粒子方法的局限性，要么是尚未掌握的更基本的物理机制。最后，它表明，在这种精确的共振情况下的电子的激励不能诊断使用的时刻的分布函数，如与经典的${\bf E}.{\bf J}$“耗散”估计。
2020-04-20 physics.plasm-ph physics.space-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
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
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
Two-fluid treatment of whistling behaviour and the warm Appleton-Hartree extension
作为一个应用程序的完全通用的，理想的双流体分析波在温暖的离子-电子等离子体，其中六个独特的波对标签（S，A，F，M，O，和X）被确定，我们在这里连接到大量的文献哨声波。我们发现，所有六个模式对可以证明哨声行为，当我们允许哨声的下降和上升的频率类型，当我们研究更一般的情况下，斜传播的背景磁场。我们将展示如何恢复所有已知的近似群速度表达式的一般理论的经典哨声和离子回旋哨声，我们在这里扩展到包括离子的贡献和偏离平行传播。在倾斜的角度和垂直传播，哨声调查使用精确的数值计算的两种流体的色散关系和它们的群速度在地球的磁层条件下。这种方法允许一个完整的概述所有哨声行为，我们量化的典型频率范围内，他们必须是可观察的。我们使用的一般性的理论表明，对脉冲星磁层等离子体也具有哨声行为，虽然不是经典的类型在平行传播。高频模式的哨声进行了讨论，以及，我们给出了扩展的Appleton-Hartree关系冷等离子体，包括非零热电子速度的影响。我们用它来量化法拉第旋转效应在所有角度，并比较其预测之间的冷和温暖的阿普顿-哈特里方程。
2021-04-12 physics.plasm-ph
Electron resonant interaction with whistler-mode waves around the Earth's bow shock I: the probabilistic approach
本文提出一种概率方法，用于描述地球弓激波附近短而强的哨声模波包与电子的非线性共振相互作用，并分析波包尺寸对电子分布动力学的影响。
2023-08-11 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
Expansion of Solar Coronal Hot Electrons in an Inhomogeneous Magnetic Field: 1-D PIC Simulation
炽热电子在耀斑磁环中的膨胀对于理解太阳耀斑的动力学是至关重要的。在本文中，我们调查，为第一次，超热电子在磁镜场的基础上的一维粒子模拟（PIC）的输运。小俯仰角的热电子输运到冷等离子体中，导致冷等离子体中的朗缪尔波和热等离子体中的离子声波的产生。磁镜可以限制大俯仰角电子，导致电子平行和垂直温度演化时间尺度不同。这将导致电子温度各向异性的形成，从而在热电子和冷电子之间的界面附近产生哨声波。哨声波可以通过回旋共振将大俯仰角电子散射到较小的值，导致电子从热区逃逸。这些结果表明，哨声波在电子在耀斑磁环中的输运过程中可能起着重要的作用。本研究的发现为理解太阳耀斑的电子动力学提供了一些新的见解。
2019-11-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Validity of the Taylor Hypothesis for Linear Kinetic Waves in the Weakly Collisional Solar Wind
航天器对太阳风湍流的单点测量是在相对于湍流等离子体作相对运动的参考系中进行的，这一事实使对这种测量的解释变得复杂。泰勒假设-在快速流动的流体中由静止探针测量的时间波动由流体静止框架中的空间结构的平流主导-通常被假设为简化分析。但是，在即将到来的任务中，如太阳探测器+，湍流的测量可能会违反泰勒假设，这要么是由于等离子体相对于航天器的缓慢流动，要么是由于等离子体波动在小尺度上的分散性质。假设湍流起伏的频率由等离子体支持的线性波的频率表征，我们评估了弱碰撞太阳风中线性动力波模的Taylor假设的有效性。分析表明，哨声波支持的太阳风湍流耗散范围可能违反泰勒假设，而动力学Alfven波支持的耗散范围则不违反泰勒假设。
2014-05-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the interplay of solar wind proton and electron instabilities: Linear and quasi-linear approaches
目前正在作出重要努力，以了解所谓的动力学不稳定性，驱动的等离子体粒子存在于太阳风和地球磁层中的不同物种的各向异性。这些不稳定性足够快，可以有效地将等离子体粒子的自由能转换为具有多种含义的增强（小尺度）波动，从而调节等离子体粒子的各向异性。在本文中，我们使用线性和准线性（QL）的框架来描述复杂的不稳定的制度，现实地结合不同的温度各向异性的电子和离子（质子）。因此，参数化的是各种不稳定性，例如，质子和电子firehose，电磁离子回旋，和哨声不稳定性，表明它们的主要线性特性显着改变的各向异性的电子和质子的相互作用。线性理论可以预言，当两种性质不同的不稳定性的增长率相当时，它们之间会有很强的竞争。在QL阶段波波动增长和饱和在不同的水平和时间尺度，通过比较的质子或电子的不稳定性的个别激发。此外，质子和电子引起的涨落的累积效应可以显著地刺激它们的温度各向异性的弛豫。在各向异性质子弛豫过程中，只有哨声涨落抑制了质子水龙带涨落的效率。这些结果为进一步的数值模拟研究提供了有价值的前提，以解码空间等离子体中各向异性电子和质子相互作用引起的动力学不稳定性的全谱。
2021-01-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.pop-ph
