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
Puzzles of the interplanetary magnetic field in the inner heliosphere
行星际磁场（IMF）偏离帕克的模型经常被观察到在日光层中不同的距离r到太阳。通常，人们认为IMF的行为总体上符合帕克的模型，但有一些动荡的成分，影响和破坏IMF的空间和时间分布的全貌。然而，从0.29 AU到5 AU的多航天器在黄道IMF测量的分析表明，IMF径向演变是相当远的预期。径向IMF分量随绝热功率指数（|Br| \sim r^-5/3）、切向分量|Bt| \sim r^-1.1和IMF强度B \sim r^-1.4而减小。这意味着货币基金组织并没有完全冻结在太阳风中。可能，在日光层内的湍流过程显着影响IMF的膨胀。这意味着货币基金组织并没有完全冻结在太阳风中。内日球层的湍流过程可能对IMF膨胀有显著影响。这一点通过对Br分布径向演化的分析得到了证实。我们认为，一个准连续的磁重联，发生在日光层电流片和本地电流片内的IMF部门，是一个关键的过程，负责太阳风湍流与日心距离，以及冻结的IMF法律的崩溃。
2012-12-05 physics.space-ph
Radial profile of the polytropic index of solar wind plasma in the heliosphere
我们结合了不同的测量在日光层中的质子等离子体的多变指数：i）近绝热指数在内部日光层~ 1 AU，ii）次绝热指数在外部日光层~20- 40 AU，和iii）近零指数在内部日光鞘。这些观测结果被一个单一的理论模型统一起来，该模型的多变指数贯穿其在日光层的径向范围;相应的拟合揭示了多变指数随着日心距离R的增加而减小的趋势。我们预计，随着R的增加，（i）的德拜长度和平均自由程减小;（ii）朗道阻尼是不太有效的，因此，较少的波能量转移到粒子;和（iii）碰撞程度增加，这表明内日鞘中的质子等离子体可能是无碰撞的。
2020-12-29 physics.plasm-ph physics.space-ph
Sunward-propagating Alfvénic fluctuations observed in the heliosphere
反向日传播的阿尔夫文波动（AF）和向日传播的阿尔夫文波动（SAF）的混合/相互作用被认为是导致太阳风波动的阿尔夫文度随日心距离增加而减小的原因。然而，SAF很少被观察到在1 au和太阳风AF被发现是一般向外。利用旅行者2号和Wind卫星的观测资料，对6au内日球层的SAF进行了统计调查。我们首先报告了旅行者2号观测到的两个SAF事件。一个是在反向阳磁场区，磁场的起伏与太阳风的速度有很强的正相关。另一个位于向阳磁区，具有很强的负磁场-速度相关。从统计上看，随着日心距的增加，SAF所占的百分比逐渐增加，从1.0 au时的2.7%增加到5.5 au时的8.7%。这些结果为理解SAF的生成机制提供了新的线索。
2016-06-10 physics.space-ph
Linear modes in the partially ionized heliosphere plasma
日光层主要是由电子、离子和重要的中性原子组成的部分电离的等离子体。这些物种之间的非线性相互作用通过直接碰撞或电荷交换过程发生。这些相互作用改变了等离子体的线性和非线性特性。在这项工作中，我们发展了一个一维线性理论来研究这种系统中的线性不稳定性。在我们的模型中，电子和离子被描述为一个单一的流体可压缩磁流体动力学（MHD）模型，并通过可压缩流体动力学方程自洽耦合到中性流体。偶联通过电荷交换过程介导。基于我们的自洽分析，我们发现电荷交换耦合在更大的长度尺度上更有效，并且Alfvén波不受电荷交换耦合的影响。相比之下，快波和慢波是线性不稳定的。
2010-12-04 physics.space-ph
Cosmic Ray Diffusion Coefficients Throughout The Inner Heliosphere From Global Solar Wind Simulation
我们使用三维磁流体动力学模拟的太阳风计算宇宙线扩散系数在整个内日光层（$2~R_\odot - 3$ AU）。模拟解决了大规模的太阳风流，这是耦合到小规模的波动，通过湍流模型。模拟结果指定背景太阳风场和湍流参数，用于计算扩散系数并研究其在日光层内的行为。平行平均自由程采用准线性理论计算，垂直平均自由程采用非线性导引中心理论，并结合随机弹道解释。几次运行检查不同的湍流能量和不同的太阳源偶极子倾斜。我们发现，在内日球层的大部分区域，径向平均自由程（mfp）由平行于平均磁场的扩散控制，平行mfp比垂直mfp至少大一个数量级，但在日球层电流片中，垂直mfp可能比平行mfp大几倍;在黄道区，当日心距大于1.5 AU时，垂直mfp可能影响径向mfp，我们对黄道区1 AU处平行mfp的估计与Palmer“共识”范围的$0.08 - 0.3$ AU一致;太阳活动增加了垂直扩散，减少了平行扩散;平行mfp随刚性$(P)$变化为$P^{.33}$，垂直mfp对$P$的依赖性较弱; mfp受长波长功率谱选择的影响较弱。
2017-08-17 physics.space-ph
A new inner heliosphere proton parameter data set from the Helios mission
在不久的将来，帕克太阳探测器和太阳轨道飞行器将提供自1970年代太阳神飞行任务以来对内日光层太阳风的首次全面现场测量。我们描述了一个原始的Helios离子分布函数的再处理，提供可靠的和可重复的数据来计算内日球层中太阳风的质子核心人口。一个系统的双麦克斯韦分布函数进行拟合的原始Helios离子分布函数数据提取质子核心数密度，速度和温度平行和垂直于磁场。我们提出了这些派生的质子参数的径向趋势，形成一个基准，从新的测量在日光层内将进行比较。新的数据集已经公开提供给其他研究人员使用，以及用于生成它的源代码。
2018-07-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Triangle for the entropic index q of non-extensive statistical mechanics observed by Voyager 1 in the distant heliosphere
察利斯为一个非广延统计力学描述的系统确定了一组数，即q三元组（qstat，qsen，qrel）。q值偏离1是偏离热力学平衡的量度。我们提出的q-三联体的观测来自两套每日平均的磁场强度B的旅行者1号观测到的太阳风近40 A.U.在1989年和近85 A.U. 2002年，分别。1989年的结果与2002年的结果差别不大。我们发现qstat = 1.75，qsen =-0.6，qrel = 3.8。
2005-07-29 physics.space-ph
Solar Orbiter: Exploring the Sun-heliosphere connection
日光层是一个可进入的独特空间领域，可以在地球上无法重现、天文距离无法观测的条件下研究太阳、天体物理和实验室等离子体共同的基本物理过程。太阳轨道器是欧空局2015-2025年宇宙愿景方案的第一个任务，将解决太阳物理学的核心问题：太阳如何创造和控制日光层？在本文中，我们提出了任务的科学目标，并提供了任务执行的概述。
2012-07-25 astro-ph.SR physics.space-ph
Globally Distributed Energetic Neutral Atom Maps for the "Croissant" Heliosphere
Opher等人（2015年）最近的一项研究表明，日球层具有“羊角”形状，其中日鞘等离子体受到环形太阳磁场的限制。“新月形”的日光层与传统上接受的彗星状尾巴的观点形成对比。本文研究了新月形日光层模型对高能中性原子（ENA）图的影响。无论分裂尾的存在，日鞘等离子体的约束应该出现在ENA地图。来自星际边界探测器（IBEX）的ENA图显示了两个高纬度的叶片，在日光层尾部的较高能量处有过量的ENA通量。这些叶瓣可能是日鞘等离子体限制的标志，而有些人认为它们是由快/慢的太阳风轮廓造成的。在这里，我们提出了ENA地图的“羊角面包”日光层，侧重于理解的日光鞘等离子体准直的太阳磁场，同时使用一个统一的太阳风的效果。我们将拾取离子（PUI）纳入基于Malama等人（2006）和Zank等人（2010）的模型中。我们使用中性的解决方案，从我们的MHD模型来确定的角变化的PUI，并包括消光的PUI在日鞘。在均匀的太阳风的存在下，我们发现，在“羊角面包”日光层的准直表现为两个高纬度的叶片增加ENA通量的顺风方向。
2018-08-17 astro-ph.SR 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
Global gradients for cosmic-ray protons in the heliosphere during the solar minimum of cycle 23/24
用一个综合的调制模型计算了最近延长的太阳活动极小期第23/24周的日球层宇宙线（CR）质子的全球梯度。幸运的是，PAMELA（反物质探索和轻核天体物理学有效载荷）和KET/KET（基尔电子望远镜）仪器同时观测到了2006年7月至2009年6月期间的质子强度。径向和纬向梯度是根据测量结果计算出来的，后者是可能的，因为在这一时期，太阳黑子在日心纬向平面上的位置发生了显著的变化。调制模型是建立在这个不寻常的太阳极小期盛行的条件下，以深入了解粒子漂移在建立这一时期的观测梯度中所起的作用。从2006年到2009年，四年终PAMELA质子光谱与模型再现，其次是相应的径向配置文件，计算沿旅行者1号轨道，并与现有的观测结果进行比较。计算结果与旅行者1号在多个能量下的太阳极小期观测结果一致。该模型还再现了旅行者1号穿越日球顶区域时观测到的急剧强度增加。良好的协议之间的计算和观测到的纬度梯度，使我们得出结论，该模型给出了一个最合理的表示调制条件从地球到太阳风层顶的期间，从2006年至2009年。作为CR漂移的一个特征，计算了2009年的最负纬度梯度，在600 MV附近的值为-0.15%/度。内日球层的最大径向梯度也出现在这个范围内，最高值为2009年的4.25%/AU。
2016-08-04 physics.space-ph
The Prelude to the Deep Minimum between Solar Cycles 23 and 24: Interplanetary Scintillation Signatures in the Inner Heliosphere
在1983年至2009年期间获得的327 MHz的广泛行星际闪烁（IPS）观测清楚地表明，从1995年左右开始，整个内日球层的湍流水平稳定而显着地下降。我们认为，这种大规模的IPS签名，在内部日光层，再加上太阳极场自1995年以来也一直在下降的事实，提供了一个一致的结果，表明积累到100年来最深的最小值实际上开始于十多年前。
2011-10-04 astro-ph.SR physics.space-ph
The effect of magnetic field modifications on the modulation of cosmic rays in the heliosphere
太阳调制宇宙射线的数值模型，一组随机微分方程的解决方案的基础上，被用来说明修改日光层磁场，特别是在极地地区的日光层的影响。为此，本文研究了三种不同的日球磁场，即未修正的Parker场、Smith-Bieber修正场和Jokipiii-Kota修正场，对日球磁场调制的影响。结果表明，Jokipii-Kota修正和Smith-Bieber修正都能有效地修正极区的Parker场。此外，有人认为，史密斯和比伯的修改是基于观察证据，并有一个坚实的物理基础，而这些动机是缺乏的情况下，Jokipii-Kota修改。从宇宙射线调制的角度来看，我们发现史密斯-比伯修改是修改日光层磁场的最合适的选择。定性和定量地说明了这三种修改的特点和效果。它还示出了如何史密斯-比伯修改字段可以应用于宇宙射线调制模型再现观测宇宙射线质子谱从PAMELA任务在2006 - 2009年的太阳极小期。这些结果进行了比较，在以前的研究中获得的这一不寻常的太阳活动最低期，并发现是在良好的定性协议。
2015-06-24 physics.space-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
Modeling Emission of Heavy Energetic Neutral Atoms from the Heliosphere
高能中性原子（ENA）观测是对日球层及其附近等离子体进行远程诊断的有效手段。迄今为止，探测日光层ENA的仪器都是为观测氢原子而配置的。在这里，我们估计重化学元素氦，氧，氮和氖的ENA的排放量。很大一部分的日球ENA是由中性的星际拾取离子（PUI）在内日鞘中产生的。我们模拟了这一过程，并计算了全天空强度的能量为0.2-130千电子伏/nuc的ENA。我们发现，所考虑的物种之间的最大通量预计为氦，较小的氧和氮，和最小的氖。得到的强度比IBEX观测到的氢ENA强度小50-10^6倍。如果未来的ENA探测器具备测量所观测原子质量的能力，则有可能探测到重ENA。由于不同物种之间的不同反应截面，重ENA的观测可以更好地了解日光层的全球结构以及PUI在日光层中的传输和迁移。
2017-09-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Observational evidence of CMEs interacting in the inner heliosphere as inferred from MHD simulations
LASCO日冕仪和近地航天器观测到了多次日冕物质抛射（CME）的相互作用，它被认为是地球效应风暴、大型太阳高能粒子事件和强烈的II型射电爆发的重要原因。新的和未来的任务，如STEREO，LWS哨兵和太阳轨道器将提供更多的观测太阳和地球之间的多个CME的相互作用。我们提出的模拟结果的两个和更多的CME相互作用的内日光层进行的空间天气建模框架（SWMF）。基于这些模拟，我们讨论了多个日冕物质抛射相互作用的观测证据，无论是在现场和日冕。CME相互作用的最明显的证据是鞘层中的高温，由于激波合并，以及日冕图像中的亮度增加，与前缘的相互作用有关。还讨论了在不同的距离和角度位置从太阳的多个卫星的重要性。
2008-08-27 physics.space-ph
Self-Similarity of ICME Flux Ropes: Observations by Radially Aligned Spacecraft in the Inner Heliosphere
行星际日冕物质抛射（ICME）是日光层环境的一个重要特征，也是地球上不利空间天气的主要原因。ICME传播以及传播过程中ICME磁场结构的演变仍然没有完全理解。本文分析了由径向排列的航天器在内日层观测到的18条ICME磁通量绳的磁场结构。通过应用一种简单的技术，将一个航天器的磁场分布图绘制到另一个航天器上，确定了底层磁绳结构的相似性。在许多情况下，通量绳在不同的航天器上显示出非常强的潜在相似性。映射技术揭示了在未映射数据中不容易明显的相似性，并且在确定在不同航天器上观测到的磁场时间序列是否与相同的ICME相关时是一种有用的工具。Lundquist拟合已被应用到磁通绳和绳的方向已被确定;在对准航天器的配置文件中的宏观差异可归因于磁通绳方向的差异。假设在每种情况下，对准的航天器观测到ICME的同一区域，拟合表明绳轴相对于太阳赤道面的倾斜度减小，并与太阳东西方向和日心距离对准的趋势较弱。
2019-05-17 physics.space-ph
CMEs in the Heliosphere: III. A Statistical Analysis of the Kinematic Properties Derived from Stereoscopic Geometrical Modelling Techniques Applied to CMEs Detected in the Heliosphere from 2008 to 2014 by STEREO/HI-1
我们提出了一个分析的日冕物质抛射（CME）所观察到的日光层成像仪（HI）上的美国宇航局的日地关系天文台（STEREO）航天器。在2008年8月至2014年4月期间，我们确定了两个航天器上的HI同时观测到的273个CME。对于每个CME，我们跟踪观察到的前缘，作为时间的函数，从两个有利位置，并应用立体自相似扩展（SSSE）技术来推断它们在整个内日光层的传播。当观测到的CME前缘在航天器之间通过时，该技术无法准确定位CME，然而，我们能够成功地将该技术应用于151，其中大多数发生在航天器分离角超过180度时，在太阳活动最大期。我们发现，使用一个小的半宽度，以适应CME可能会导致观察到的加速到非物理的高速度，使用较大的半宽度可能无法准确地定位CME靠近太阳，因为该方法不占CME过度膨胀在这个地区。SSSE观测到的速度一致，以及与单航天器（SSEF）的分析技术应用于相同的事件。来自SSSE和SSEF分析CME传播方向同意差，因为已知的限制存在于后者。这项工作是作为欧盟FP 7 HELCATS（日光层编目、分析和技术服务）项目（http：//www.helcats-fp7.eu/）的一部分进行的。
2020-06-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Solar Orbiter and Parker Solar Probe: Multi-viewpoint messengers of the inner heliosphere
本文聚焦NASA帕克太阳探测器与ESA/NASA太阳轨道器这两个内日球层多视角信使，阐述其通过原位测量与遥感观测结合的协同工作模式，推动太阳风形成、日冕物质抛射及空间天气效应等物理过程研究的进展。
2025-02-13 astro-ph.SR physics.space-ph
Cosmic-ray transport in the heliosphere with HelioProp
在被地球探测到之前，带电的宇宙射线在太阳系中传播，并与湍流的太阳风和日光层磁场相互作用。因此，它们受到一系列过程的影响，包括扩散、对流、能量损失和漂移，这些过程对低能宇宙射线通量的形状和强度产生了重大影响。在这里，我们说明了如何所有这些机制可以现实地模拟HelioProp，我们的公共工具，旨在治疗宇宙射线传输通过日光层中的电荷依赖的方式。我们提出了一个详细的描述的代码的功能，我们说明了在日光层中的传播可以有不同的宇宙射线物种的影响，特别强调反粒子通道相关的暗物质间接检测。
2017-07-27 astro-ph.HE hep-ph physics.space-ph
On the plasma quasi-thermal noise in the outer heliosphere
本文指出Li等人外日球层电子准热噪声研究的缺陷，说明漂移速度与热速度同量级会改变Langmuir波色散及噪声，并强调散粒噪声不可忽略。
2024-04-05 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The strong effect of electron thermal conduction on the global structure of the heliosphere
旅行者1号和2号分别于2012年和2018年在$\sim$ 122 AU和$\sim$ 119 AU处穿过太阳层顶。这是相当令人惊讶的，因为当时全球日光层的现有模型所获得的内日鞘厚度要大得多（20-40 AU）。到目前为止，日鞘厚度的问题还没有完全解决。早先在一个近似等温的太阳风等离子体的过于简化的玩具模型框架中，已经表明电子热传导的效应可以显著地减小内日鞘的厚度。在本文中，我们提出了我们的三维动力学MHD模型的全球日光层，其中热电子传导的影响已被严格考虑的第一个结果。热传导主要沿磁场线作用。在适当的情况下，采用经典和饱和热通量。结果表明，热传导的影响是显着的。内日光层的厚度减小。这是理想的效果，因为它有助于使模型中获得的厚度与Voyager数据相一致。另一个效应是日鞘等离子体温度向日顶方向的强烈消耗和终止激波上游超音速太阳风中等离子体温度的增加。
2023-03-09 astro-ph.SR physics.space-ph
The HelMod Model in the Works for Inner and Outer Heliosphere: from AMS to Voyager Probes Observations
HelMod是一个蒙特卡罗程序，用于描述银河宇宙射线（GCR）通过日光层从星际空间到地球的传输。在当前的HelMod第4版中，基于帕克方程的调制过程被应用于GCR在内和外日光层中的传播，即，包括日鞘HelMod被证明能再现由PAMELA、BESS和AMS-02等探测器在太阳活动周23-24期间观测到的质子、原子核和电子宇宙射线谱。特别是，AMS-02观测的空前准确性使人们能够更好地调整关于HelMod中实施的太阳调制机制的描述。此外，HelMod被证明能够再现旅行者探测器在日光层内部和外部区域直到其边界所观察到的uxes。
2019-03-18 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Absorption of the Lyman-$α$ radiation in the heliosphere
在精确的气体分布模拟中，星际中性氢（ISN H）原子对莱曼- $α$辐射的吸收是一个潜在的重要效应。在本文中，我们开发了一种方法来估计太阳莱曼- $α$辐射的吸收量内的太阳风终止冲击和华沙测试粒子模型（WTPM）中的吸收效应，通过适当的修改的辐射压力。我们在日光层的三维网格上进行吸收效应的计算，并提出了一组参数来模拟平均太阳活动条件下的吸收效应。我们发现，吸收可以改变高达3%，这取决于太阳活动水平。使用修改后的版本的WTPM，我们计算出预期的信号从IBEX-Lo，并表明，吸收可能会修改模拟通量高达8%。
2021-11-30 astro-ph.SR physics.space-ph
The development of a split-tail heliosphere and the role of non-ideal processes: a comparison of the BU and Moscow models
全球日光层模型是解释日光层观测结果的关键工具。有几个三维磁流体动力学（MHD）日光层模型，依赖于不同的策略和假设。到目前为止，只有一篇论文比较了全球日光层模型，但没有磁场的影响。我们比较了两种不同的MHD模型，BU和莫斯科模型的结果。这两个模型使用相同的边界条件来比较不同的数值方法和物理假设如何有助于日光层的解决方案。基于不同的数值处理的不连续性，BU模型允许的磁重联的存在，而莫斯科模型没有。这两个模型都预测了太阳磁场在日鞘中对太阳外流的准直，并产生了一个分裂的尾巴，在那里太阳磁场将带电的太阳粒子限制在不同的南北柱中，成为裂片。在BU模型中，由于MHD不稳定性和重联，ISM在两个叶之间以很大的距离流动。在BU模型中，左舷的重连影响了太阳风顶附近星际磁场的垂落。模型中不同的覆盖会导致不同的ISM压力，产生不同的日鞘厚度和边界位置，在高纬度地区影响最大。BU模型的日鞘比莫斯科模型薄15%，日球顶比莫斯科模型在北极向内多7%。这两种等离子体解决方案的这些差异可能体现在高能中性原子测量的日光层。
2021-10-26 astro-ph.SR physics.space-ph
The Solar-wind with Hydrogen Ion Exchange and Large-scale Dynamics (SHIELD) model: A Self-Consistent Kinetic-MHD Model of the Outer Heliosphere
中性氢对日球层中的等离子体流和日球层边界的位置有很大的影响。我们提出的太阳风与氢离子交换和大尺度动力学（SHIELD）模型，一个新的，自洽的，动力学MHD模型的外日光层内的空间天气建模框架的结果。电荷交换的平均自由程是日球层大小的数量级，因此中性原子不能被描述为流体。SHIELD模型将单个等离子体流体的MHD解耦合到中性氢原子流过系统的动力学解。动力学代码是基于自适应网格粒子模拟器（AMPS），蒙特卡罗方法求解玻尔兹曼方程。SHIELD模型准确地预测了进入日光层的星际中性粒子的过滤增加。为了验证模型内的正确实现，我们比较了SHIELD模型的结果与其他成熟的动态MHD模型。SHIELD模型与这些研究中的中性氢溶液相匹配，并且与中性氢原子的多流体处理相比，所有日光层边界都更靠近太阳。总的来说，SHIELD模型与这些模型非常吻合，是星际氢流体处理的一个重大改进。
2020-04-02 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetized jets driven by the sun: the structure of the heliosphere revisited
日光层的经典观点是一个静止的彗星状形状，沿着太阳穿过星际介质（ISM）的方向延伸1000个天文单位（AU：天文单位）。在这里，我们表明，磁流体动力学（MHD）模拟的基础上，扭曲的磁场的太阳的张力（箍）力限制的太阳风等离子体以外的终止冲击和驱动器的喷流到北方和南方非常像天体物理喷流。这些喷流被太阳通过ISM的运动偏转到尾部区域，类似于弯曲的星系喷流穿过星系际介质。星际风将两股喷流吹向尾部，但不足以迫使两瓣形成一个彗星状的尾部，就像一些天体物理喷流一样（Morsony et al. 2013）。相反，星际风绕着日光层流动，进入两个喷流之间的赤道区域。正如在一些扭结不稳定的天体物理喷流中一样（Porth等人，2014），我们在这里表明，日光层喷流是湍流的（由于大尺度MHD不稳定性和重联），并且强烈地混合了太阳风与400 AU以上的ISM。由此产生的湍流对日光层中的粒子加速具有重要意义。两瓣结构与IBEX（McComas等人，2013年）的日尾高能中性原子（ENA）图像一致，其中在北部和南部可以看到两个瓣，以及CASSINI（Krimigis等人，2009年，Dialynas等人，2013年）ENA的建议，即日光层是“无尾的”。
2015-01-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Sun-Heliosphere Observation-based Ionization Rates Model
太阳风（SW）和极紫外（EUV）辐射在时间和空间上调制日光层内星际和日光层粒子的通量。理解这种调制对于正确解释日球层内星际起源粒子的测量是必要的。我们提出了一个修订的日光层电离率，并提供了基于太阳日光层观测电离率（SHOIR）模型的基础上，目前可用的数据。我们使用修订的SW和太阳EUV数据计算总电离率。我们研究了SW参数的黄道变化、SW速度和密度的纬向结构以及光电离率的重建。这一修正对太阳活动极大期黄道面外的SW和光电离率的估算影响最大，后者是由于参考数据的变化造成的。在太阳活动周（SC）24的太阳活动极大期，修正后的极地西南偏慢，密度更大。目前估计的总电离率高于以前的H，O和Ne，和较低的He。在黄道上的总电离率的变化是小于10%的H和He，高达20%的O，和高达35%的Ne。此外，这些变化在时间上不是恒定的，而是作为时间和纬度的函数而变化。
2020-08-17 astro-ph.SR physics.space-ph
A Predicted Small and Round Heliosphere
太阳风气泡在星际介质，即所谓的日光层中的形状，已经被探索了60多年。当太阳穿过周围部分电离的介质时，中性的氢原子穿透日光层，并通过与超音速太阳风的电荷交换，产生大量的热拾取离子（PUI）。旅行者2号（V2）穿越终端激波（TS）的数据表明，日鞘（HS）（受冲击的太阳风区域）压力主要由超热粒子控制。在这里，我们使用一种新的磁流体动力学模型，将新鲜电离的PUI作为一个单独的流体从热的太阳风的组成部分。与以前的模型不同，新模型再现了PUI和太阳风离子的新地平线和V2航天器观测的基础上的属性。PUI与HS中ISM的冷中性H原子进行电荷交换，并迅速耗尽。PUI的耗尽冷却了TS下游的日光层，使其“放气”并导致更窄的HS和更小更圆的形状，与卡西尼号航天器的高能中性原子观测一致。新的模型，星际磁场的方向受到IBEX带状约束，再现了旅行者1号（V1）HP外部的磁场数据。我们提出了在V2处HP外部的磁场的预测。
2019-02-15 astro-ph.SR physics.space-ph
Trajectories and Distribution of Interstellar Dust Grains in the Heliosphere
太阳风在周围的星际介质（ISM）中雕刻出一个气泡，称为日光层。带电的星际尘埃颗粒（ISDG）遇到日光层可能会转向周围的太阳风顶或穿透它取决于他们的荷质比。我们提出了新的计算轨迹的ISDG在日光层，尘埃密度分布的结果。我们包括最新的粮食收费计算使用一个现实的紫外线辐射场和完整的3-D磁流体动力学流体+动力学模型的日光层。模型中使用了两个不同的（恒定的）极性的太阳风磁场（SWMF），与颗粒轨迹计算分别为每个极性。a_gr ~ 0.01微米的小颗粒完全被排除在内日球层之外。大颗粒，a_gr ~ 1.0微米进入内太阳系，并在太阳引力的作用下集中在太阳附近。中等大小的颗粒的轨迹强烈依赖于SWMF极性。当磁场的磁北指向黄道北时，磁场会使颗粒散焦，导致日光层内部的密度较低，而相反极性的尘埃则集中在太阳附近。ISDG密度外的日光层推断，从应用模型的结果，在现场尘埃测量是不一致的本地ISM消耗数据的两个SWMF极性，但括号中。这一结果表明，需要包括在晶粒传播过程中的SWMF极性的时间变化。我们的研究结果提供了有价值的见解，解释现场尘埃观测从地球物理学。
2012-10-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
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
Role of the Solar Minimum in the Waiting Time Distribution Throughout the Heliosphere
我们探讨了各种等待时间数据集的过程，遵循非平稳泊松分布与正弦驱动程序的尾部。分析，我们发现，这种过程的大的等待时间的分布可以描述使用幂律斜率为-2.5。我们表明，这一结果适用于更广泛的任何非平稳泊松过程驱动周期性。这类过程的例子包括太阳耀斑、日冕物质抛射、地磁暴和亚暴。我们还讨论了幂律如何具体涉及到其最小值附近的司机的行为。
2021-05-12 astro-ph.SR physics.space-ph
SEP environment in the inner heliosphere from Solar Orbiter and Parker Solar Probe
本研究整合 Solar Orbiter、Parker Solar Probe 等航天器的高能粒子观测，以揭示内日球层中 SEPs、ESPs 和 ACRs 等粒子的多位置加速与输运机制。
2024-08-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Heliospheric structure as revealed by the 3 -- 88 keV H ENA spectra
高能中性原子（ENA）是研究日球层结构的重要工具。最近，据观察，通量的ENA（与能量$\le$ 55千电子伏）来自上风和下风地区的日光层是相似的强度。这使得这些观测的作者假设日光层是泡沫状的，而不是彗星状的，这意味着它没有延伸的尾巴。我们研究了宽能量范围（3- 88 keV）的ENA通量的方向分布，包括IBEX（Interstellar Boundary Explorer）、INCA（Ion and Neutral Camera，on board Cassini）和HSTOF（High energy Suprathermal Time Of Flight sensor，on board SOHO，Solar and Heliospheric Observatory）的观测结果。其中一个重要的元素是Zank提出的终端冲击（TS）处拾取离子加速模型。我们使用的全球日光层，星际中性气体密度，和皮卡离子分布的最先进的模型。结果，基于“彗星”模型的日光层，是接近的通量大小的ENA观测IBEX，HSTOF和部分INCA（除了5.2-13.5千电子伏的能量通道）。我们发现，ENA通量的尾巴占主导地位，在高能量（与HSTOF协议，但不是INCA）。在低能量下，我们的彗星模型产生了类似的强度的ENA通量从上风和下风方向，因此，删除这作为一个令人信服的论点泡沫状日光层。
2019-11-22 astro-ph.SR physics.space-ph
Propagation of Cosmic Rays in Heliosphere: the HelMod Model
日光层调制模型\helmod{}是一个处理日高纬度和距日径向距离的二维模型，用于求解GCR通过日光层向地球传播的输运方程。本文介绍了\helmod{}模型的最新版本3，并回顾了GCR传播中涉及的主要过程是如何实现的。这种处理包括所谓的粒子漂移效应-例如，这些结果，例如，从中性电流片在日光层内的延伸和从IMF的曲率和梯度--，这影响了粒子的运输进入太阳空腔作为其电荷符号的函数。\helmod{}模型能够提供与AMS-01、BESS、PAMELA和AMS-02在第23和24太阳周测量的调制光谱在实验误差范围内吻合良好的调制光谱。此外，在太阳纬度± 80度和1 ~ 5.AU范围内，用太阳能谱仪测量的计数率也与\helmod{}程序第3版的预期结果一致。
2017-04-12 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Expansion of magnetic clouds in the outer heliosphere
大量的磁化等离子体经常以日冕物质抛射（CME）的形式从太阳中喷出。在太阳风中探测到的这些抛射中的一些是具有通量绳特征的磁云（MC）。磁云是一种典型的在日球层内部膨胀的结构。我们推导出太阳大气层外1 ~ 5个天文单位的MCs的膨胀特性，并与太阳大气层内的MCs进行比较。我们使用原位磁场和等离子体测量分析MCs观测到的宇宙飞船。MC边界是在MC框架中定义的MC轴与最小方差方法只适用于磁绳结构后。在内日球层中，MC内的大部分速度分布接近于时间的线性函数。这表明自相似膨胀和MC尺寸局部遵循太阳距离的幂律，指数称为zeta。我们从原位速度数据中推导出zeta值。我们分别分析的非扰动MC（案件显示几乎为整个事件的线性速度分布），和扰动MC（案件显示强烈扭曲的速度分布）。我们发现，未扰动的MC以类似的无量纲膨胀率（zeta=1.05+-0.34）膨胀，即比在太阳距离和内日光层（zeta=0.91+-0.23）略快。扰动MC的子集膨胀，在内日光层，在一个显着较低的速度和较大的色散（zeta=0.28+-0.52），从数值模拟中发现的时间演变的预期。这种膨胀的局部测量也与MC尺寸、平均磁场和等离子体参数随距离的分布一致。与强场区域（例如，另一MC）相互作用的MC具有最可变的膨胀率（范围从压缩到过度膨胀）。
2012-06-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Number density structures in the inner heliosphere
缓慢太阳风的起源和产生机制仍然不清楚。缓慢的太阳风的一部分是由“数密度结构”组成的，数密度增加的离散斑块被冻结在大块的太阳风中并随其移动。在本文中，我们的目的是提供第一个在现场的统计研究在内日球层的数密度结构。我们重新处理了Helios在内日光层测量的原位离子分布函数，为整个任务提供了一组新的可靠的质子等离子体矩。从这个新的数据集中，我们寻找了在太阳0.5 AU范围内测量的数密度结构，并研究了它们的性质。我们确定了140个离散区域的数量密度增强。这些结构只发生在缓慢的太阳风中，跨越了从50毫米到2000毫米的广泛长度尺度，其中包括比以前观察到的更小的尺度。它们的密度和温度始终高于周围的等离子体，但磁场强度较低，因此保持压力平衡。我们的观测结果表明，这些结构存在于缓慢的太阳风中，在很大的尺度范围内，其中一些太小，遥感仪器无法检测到。这些结构是罕见的，仅占Helios测量的缓慢太阳风的1%，并且对太阳风的质量通量没有显著贡献。
2018-03-27 physics.plasm-ph physics.space-ph
Helium Energetic Neutral Atoms from the Heliosphere: Perspectives for Future Observations
观测高能中性原子可以对日光层遥远区域的等离子体特性进行遥感。到目前为止，大多数观测只涉及氢原子。在本文中，我们提出了氦高能中性原子（He ENA）的观测前景。我们计算了预期的强度，他ENA创建的氦离子中和内日鞘和通过二级ENA机制外日鞘。我们发现，氦ENA的主要源区是内日鞘。强度谱的大小表明，He ENA可以用未来的ENA探测器观测到，就像那些计划在星际测绘和加速探测器上观测到的那样。观察He ENA最有可能是从几到几十keV/nuc的能量。对预期计数率的估计表明，探测器中记录的氦原子与氢原子的比例可以低至1：10^4。因此，检测器需要配备适当的质谱仪能力，以识别化学元素。由于氦离子在内日鞘中的平均自由程较长，氦ENA也在遥远的日球层尾部产生。这意味着对He ENA的观测可以解析其结构，这似乎是对氢ENA观测的挑战，因为高能质子在进入日光层尾部更深处之前被中和。
2017-05-09 astro-ph.SR physics.space-ph
Particle acceleration and their escape into the heliosphere in solar flares with open magnetic field
本研究结合磁流体动力学与试验粒子模拟，揭示开放磁场太阳耀斑中加速区周围磁场结构如何作为过滤器，使留存在日冕与逃逸至日球层的粒子呈现不同能谱。
2023-05-30 astro-ph.SR physics.space-ph
Data driven analysis of Galactic cosmic rays in the heliosphere: diffusion of cosmic protons and nuclei
日球层内的银河宇宙射线受到磁湍流和太阳风扰动的影响，产生所谓的太阳调制效应。为了研究这一现象，我们进行了数据驱动的分析，在太阳周期的GCR通量的时间依赖性。通过对AMS-02、PAMELA和CRIS每月在太空收集的GCR数据进行全球统计推断，我们确定了GCR扩散参数对时间和刚性的依赖关系。在这次会议上，我们提出了我们的结果GCR质子和原子核，我们讨论他们的解释粒子传输的基本过程和它们与日光层等离子体动力学的关系。
2022-10-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Propagation of Solar Energetic Particles in the Outer Heliosphere: Interplay between Scattering and Adiabatic Focusing
波导磁场的湍流和空间不均匀性引起两种相互竞争的效应，即散射效应和绝热聚焦效应。本文通过数值求解五维Fokker-Planck输运方程，研究了太阳高能粒子（SEP）在行星际空间传播过程中这些重要效应的径向演化.我们分析的散射和绝热聚焦效应之间的相互作用过程中的三维传播的背景下，特别注意的情况下，外日光层，其中一些奇特的SEP现象被发现和解释。我们还讨论了SEP峰强度从日球层内部到外部的径向依赖性，并得出结论，它不能简单地用一个单一的函数形式，如R^{-α}（R是径向距离），这是经常使用的描述。
2019-11-07 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Spatial gradients of GCR protons in the inner heliosphere derived from Ulysses COSPIN/KET and PAMELA measurements
在2006年至2009年从第23个太阳活动周期到第24个太阳活动周期的过渡期间，太阳处于一个不寻常的太阳活动极小期，在很长一段时间内活动非常低。这些特殊的条件包括非常低的行星际磁场（IMF）强度和高倾斜角，这两个都发挥了重要作用，在调制银河宇宙射线（GCR）在日光层。因此，GCR的径向和纬向梯度不仅取决于太阳磁纪元，而且还取决于整体调制水平。我们确定的非本地径向和纬度梯度的质子的刚性范围从~0.45至2 GV。这是通过使用来自地球反物质探索和轻核天体物理学卫星实验有效载荷的数据和位于木星轨道的远日点绕太阳的大倾角开普勒轨道上的基尔电子望远镜的数据完成的。与前一个A>0的太阳磁历元相比，我们发现纬度梯度的绝对值在高刚度时较低，而在低刚度时较高。因此，这种能量依赖性是对描述内日球层宇宙射线传输模型的关键测试。
2016-02-01 astro-ph.HE physics.space-ph
Three-dimensional kinetic-MHD model of the global heliosphere with the heliopause-surface fitting
本文详细介绍了我们的太阳风（SW）与本地星际介质（LISM）相互作用模型的最新版本。该模型已被应用于分析莱曼α吸收光谱对附近的恒星和分析的太阳和日光层天文台/SWAN数据。Katushkina等人（本期）使用模型结果分析IBEX-Lo数据。与此同时，这一模式的细节尚未公布。这是一个三维（3D）动力学-磁流体动力学（MHD）模型，考虑了SW和星际等离子体（包括SW中的$α$粒子和LISM中的氦离子），太阳和星际磁场，以及星际氢原子。在模型中还考虑了SW的纬度依赖性和星际气体相对于太阳的实际流动方向。非常重要的是，我们的数值代码是以这样一种方式开发的，即在模型中不允许任何穿过太阳层顶的数值扩散或重连。日光层电流片在理想磁流体力学中是一个旋转不连续的，可以用运动学的方法来处理。在本文中，我们特别关注的日光层磁场的影响和太阳纬度的SW依赖。
2015-09-29 astro-ph.SR physics.space-ph
On the residence-time of Jovian electrons in the inner heliosphere
木星电子作为内日球层中重要的测试粒子分布，过去已被广泛用于研究内日球层中宇宙射线的（扩散）传输。随着对木星源函数（即木星磁层外的粒子强度）的新限制，以及在1 AU处对源和观测者之间良好和不良磁连接的两种情况进行的一组新的原位观测，我们重新审视了这些早期的模拟。我们的目标是找到最佳的数值设置，可用于模拟6兆电子木星电子在内日球层的传播。使用这样的设置，我们进一步的目标是研究这些粒子的驻留（传播）时间，木星和地球观测者（1 AU）之间的磁连接的不同水平。利用一个基于随机微分方程方法的改进的木星电子传输模型，计算了不同模型参数下的木星电子强度。与观察结果的比较得出了最佳的数值设置，然后使用该设置来计算这些粒子的所谓停留（传播）时间。与原位观测相比，我们能够推导出适合于研究6 MeV木星电子在内日球层中传播的输运参数。此外，利用这些值，我们表明，在以前的文献中应用的计算停留时间的方法是不适合被解释为物理粒子的传播时间。这是由于概率分布的权重不正确。我们提出并应用了一种新的方法，其中每个伪粒子的结果由其产生的相空间密度（即它所代表的物理粒子的数量）加权。从而我们得到更可靠的估计的传播时间。
2020-06-04 astro-ph.SR physics.space-ph
Proton Temperature Anisotropy Variations in Inner Heliosphere Estimated with First Parker Solar Probe Observations
利用帕克太阳探测器（PSP）观测资料，报道了内日球层质子温度各向异性的变化。使用线性拟合的方法，我们得到质子温度各向异性与测量的太阳能探测杯（SPC）从SWEAP仪器套件和磁场观测的仪器套件的温度。观测到的快速太阳风中温度变化的径向依赖性意味着比以前在更大径向距离上进行的Helios测量结果更强的垂直加热和平行冷却。质子温度各向异性与平行等离子体β之间的反相关在快太阳风中得以保留。然而，缓慢的太阳风的温度各向异性似乎很好地限制了镜像和平行消防水龙带不稳定性。在0.24天文单位范围内的慢太阳风的垂直加热可能有助于其与快太阳风相同的趋势，以对抗镜不稳定性阈值。这些结果表明，我们可能会看到更强的各向异性加热比预期的内日球层。
2020-02-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Data driven analysis of cosmic rays in the heliosphere: diffusion of cosmic protons
了解太阳变化与宇宙射线之间随时间变化的关系对于建立空间高能辐射预测模型至关重要。当GCR在日球层内运行时，会受到磁湍流和太阳风扰动的影响，从而产生所谓的太阳调制效应。为了研究这一现象，我们进行了数据驱动的分析，在太阳周期的GCR通量的时间依赖性。利用AMS-02和PAMELA的空间GCR观测数据，对GCR扩散平均自由程的刚性和时间依赖性进行了统计推断，给出了GCR质子的结果，讨论了它们对粒子输运基本过程的解释及其与日球等离子体动力学的关系。
2023-03-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
The Evolution of Inverted Magnetic Fields Through the Inner Heliosphere
在日光层磁场（HMF）中经常观察到局部反转，但其起源和演化尚未完全了解。帕克太阳探测器最近在日光层内部观测到快速的Alfvenic HMF反转，称为“之字形”，这被解释为日冕喷流的可能残余。也有人认为，逆HMF可能是由近太阳交换重连产生的;这是太阳风缓慢释放机制中的一个关键过程。这些情况表明，反向HMF的来源是在太阳附近，因此这些反转会随着它们通过日光层传播而逐渐衰减和变直。或者，HMF反转可以在太阳风过境期间形成，通过速度切变、喷射物上的覆盖或波浪和湍流等现象。这样的过程预计会导致反向HMF结构的定性径向演变。使用太阳神测量跨度0.3-1天文单位，我们检查的发生率的反转HMF，以及其他磁场形态，作为径向距离A的函数，并发现它不断增加。这一趋势可以解释为在0.3-1天文单位之间观测到的反向HMF主要是由上述一个或多个过境过程驱动的，而不是在太阳上产生的。我们提出了建议，这些不同的过程的基础上的磁场属性与反转HMF的演变的相对重要性。我们还探讨了我们建议的驱动过程之外的其他解释，这些解释可能导致观察到的趋势。
2020-04-11 astro-ph.SR physics.space-ph
Jovian electrons in the inner heliosphere: Opportunities for Multi-spacecraft Observations and Modeling
本文提出利用多航天器观测木星电子以测量内日球层粒子3D分布，通过模拟2021年轨迹数据与实测对比约束传输参数，并展望未来任务对高能粒子传输研究的贡献。
2023-12-06 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
The downwind hemisphere of the heliosphere: Eight years of IBEX-Lo observations
我们提出了一个全面的研究能量为10 eV至2.5 keV的中性原子（ENA）从顺风半球的日光层。这些ENA被认为主要来源于内日鞘中的拾取质子和太阳风质子。这项研究包括前8年内使用星际边界探测器进行的所有低能观测。由于质子约0.1千电子伏左右主导的等离子体压力的内日鞘在顺风方向，这些ENA观测提供了独特的机会，以限制等离子体的性质和尺寸的日鞘没有现场观测。我们首先推导出覆盖整个顺风半球的49个宏像素的ENA强度随时间平均的能谱。结果证实了以前的研究积分强度和翻转约0.1千电子伏的能量。通过扩展的数据集，我们现在发现ENA强度在0.2和0.1 keV似乎与太阳活动反相关。然后，我们推导出的产品的总等离子体压力和发射厚度的质子在日鞘内日鞘的厚度估计下限。时间上平均的ENA强度支持一个相当球形的终端激波和日鞘厚度之间的顺风半球的大部分地区的150和210 AU。在76°黄道下风向附近，日鞘厚度至少为280 au。在那里，中性氢的密度似乎比逆风方向减少了大约2倍。
2017-12-04 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
The Dynamic Coupling of Streamers and Pseudostreamers to the Heliosphere
慢太阳风通常被认为是由开放和封闭的日冕磁通量在流光和伪流光相互作用的结果。我们使用3维磁流体动力学模拟来确定详细的结构和动力学的开闭相互作用，驱动光球对流。光球磁场模型包括一个全球偶极子产生的流光一起产生一个大的寄生极性区域的伪流光，分离卫星冕洞的主极孔。我们的数值域延伸到30个太阳半径，包括一个等温的太阳风，使日冕和日光层之间的耦合可以严格计算。这个系统是通过施加一个大的准随机表面流，捕获驱动的日冕通量在流光和pseudostreamer边界附近的超颗粒运动。我们描述了由此产生的结构和动力学。交换重联占主导地位的流光和pseudostreamer边界的演变，但由此产生的结构的细节是明显不同的。此外，我们计算在原位签名的重联，并确定从内日光层回到太阳的测试航天器轨道的动态映射。我们讨论了我们的研究结果的影响，解释观测从内日光层任务，如帕克太阳探测器和太阳轨道器，并为空间天气建模的缓慢太阳风。
2022-04-27 astro-ph.SR physics.space-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
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
