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
Dissipation of parallel and oblique Alfvén-cyclotron waves: implications for minor ion heating in the solar wind
我们进行2.5D的混合模拟与无质量的流体电子和动力学粒子在细胞中的离子研究的时间演变的离子温度，温度各向异性和速度分布函数的耗散和湍流演化的宽带光谱的平行和倾斜传播的阿尔文回旋波。本文的目的是研究平行和倾斜阿尔文回旋波在观测到的快速太阳风中的小离子加热和加速中的相对作用。我们考虑无碰撞均匀多物种等离子体，包括等温电子，各向同性质子和一个小组件的漂移$α$粒子在一个有限的$β$快速流在地球附近。动力学离子的建模最初各向同性麦克斯韦速度分布函数，开发非热功能和温度各向异性时，宽带频谱的低频非共振，$ω\leq 0.34 Ω_p$，阿尔文回旋波施加在开始的模拟。初始等离子体参数值，如离子密度、温度和相对漂移速度，由\textit{Wind}航天器在1天文单位进行的快速太阳风观测提供。施加的宽带波谱是左旋偏振的，类似于太阳风中Alfvénic湍流的\textit{Wind}测量。所有情况下施加的磁场波动都在太阳风湍流的惯性范围内，并具有Kraichnan型谱斜率$α=-3/2$。我们改变从$θ= 0^\circ$到$θ=30^\circ$和$θ=60^\circ$的传播角度，并发现小离子加热是最有效的高度倾斜波传播在$60^\circ$，而质子表现出垂直冷却在所有的传播角度。
2015-06-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Solar Wind Turbulence Around Mars: Relation Between The Energy Cascade Rate And The Proton Cyclotron Waves Activity
不可压缩的能量级联率在磁流体动力学（MHD）尺度的第一个估计是在等离子体上游的火星弓形激波，使用MAVEN观测和精确的关系推导出MHD湍流。能量级联率计算的事件与质子回旋波（PCW）活动，时间间隔时，MAVEN是在太阳风没有磁连接的弓激波。结果表明，当等离子体中存在PCW时，MHD尺度下的非线性能量级联被轻微放大。的归一化交叉螺旋度和剩余能量的湍流波动的分析表明，存在的Alfvénic和非Alfvénic波动的磁主导制度的大多数情况下。
2020-10-22 astro-ph.EP 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
Kinetic Scale Slow Solar Wind Turbulence in the Inner Heliosphere: Co-existence of Kinetic Alfvén Waves and Alfvén Ion Cyclotron Waves
利用美国宇航局帕克太阳探测器在距太阳0.18天文单位（AU）的内日球层拍摄的数据，研究了在高度Alfvénic慢太阳风湍流中离子动力学尺度周围等离子体波模式的性质。得到了归一化约化磁螺旋度的联合分布$σ_m (θ_{RB}, τ)$，其中$θ_{RB}$为局部平均磁场与径向的夹角，$τ$为时间尺度.确定了离子尺度附近的两个种群：第一个种群具有频率范围为2.1至26 Hz的$σ_m (θ_{RB}, τ) < 0$（在航天器框架内），对应于$60^{\circ} < θ_{RB} < 130^{\circ}$的动力学阿尔文波（KAWs），第二个种群具有频率范围为[1.4，4.9] Hz的$σ_m (θ_{RB}, τ) > 0$，对应于$θ_{RB} > 150^{\circ}$的阿尔文离子回旋波（ACW）。这首次证明了KAWs和ACW在内日球层的慢太阳风中的共存，这与以前在1 AU的慢太阳风中的观测结果形成对比。0.18和1天文单位之间的差异可以解释为：i）ACW在其向外的旅程中通过回旋共振耗散，或者ii）0.18天文单位处的慢太阳风的高阿尔夫文性可能有利于ACW的激发。
2020-06-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Compound Effect of Alfvén Waves and Ion-cyclotron Waves on Heating/Acceleration of Minor Ions via the Pickup Process
提出了一个方案来解释的优先加热的次要离子和次要离子和质子之间的差异流动速度观察到的日冕和太阳风。实验粒子模拟结果表明，根据观测到的波能量密度，在太阳风中观测到的本征阿尔文回旋波几乎可以完全拾取次要离子。高频离子回旋波和低频Alfvén波在拾取过程中起着至关重要的作用。一个小离子可以首先通过与离子回旋波的共振波-粒子相互作用获得高磁矩，然后这个具有大磁矩的离子可以在低频阿尔文波的存在下被磁镜状场结构捕获。结果，离子被这些阿尔文回旋波拾取。然而，由于低的波能量密度和低的等离子体β，在电晕中只能部分地拾取次要离子。在拾取过程中，次要离子被阿尔文回旋加速器波随机加热和加速，使它们比质子更热，流动更快。阿尔文波和离子回旋波的复合效应对小离子的加热和加速是重要的。从模拟结果中得到的小离子动力学性质与在太阳风和日冕中观测到的原位和远程特征基本一致。
2014-03-28 astro-ph.SR physics.space-ph
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
The Role of Proton-Cyclotron Resonance as a Dissipation Mechanism in Solar Wind Turbulence: A Statistical Study at Ion-Kinetic Scales
我们使用磁场和离子矩数据的MFI和SWE仪器板载的风航天器上的离子动力学尺度的太阳风湍流的性质进行研究。我们使用自动化程序分析了2012年磁场波动在0.1和5.5 Hz之间的光谱特性，计算高分辨率92 s功率和磁螺旋度谱。为了确保光谱特征是物理的，我们在2004年初使用地球磁层的尾瓣交叉点对MFI“噪声本底”进行了第一次飞行测量。我们利用泰勒的假设多普勒频移到航天器的频率框架，发现在这些频率观察到的频谱中断是最好的质子回旋共振尺度，$1/k_c$，质子惯性长度$d_i$和质子陀螺仪$ρ_i$相比。当我们考虑$β_{i,\perp}\sim1$的周期时，这种一致性是最强的，并且与$β_{i,\perp}\ll1$在$d_i$和$β_{i,\perp}\gg1$在$ρ_i$处的谱断裂一致。我们还发现，在这些频率下观察到的相干磁螺旋度签名是有界的$1/k_c$在低频率和其绝对值达到最大值在$ρ_i$。这些结果适用于慢速和快速的气流，但在螺旋度特征最强的Alfvénic快速风中具有更好的相关性。我们的结论是，这些研究结果是一致的质子回旋共振作为一个重要的机制耗散的湍流能量在太阳风，发生至少有一半的时间在我们选定的时间间隔。但是，我们不排除其他机制。
2018-02-14 physics.plasm-ph physics.space-ph
Effects of alpha-proton differential flow on proton temperature anisotropy instabilities in the solar wind: Wind observations
等离子体动力波和α质子差流是太阳风演化中的两个重要课题。利用2005-2015年的Wind资料，研究了质子回旋频率附近电磁回旋波（ECW）的产生与α-质子差流Vd的方向的关系。当Vd由反向阳方向旋转到向阳方向时，ECW的出现率以及左旋（LH）极化ECW的百分比显著降低。特别是，它示出的主导偏振的变化从LH偏振的右手偏振在旋转过程中。对质子和α粒子参数按Vd方向排序的研究进一步说明，α质子差流的大动能对应着ECW的高发生率。这些结果与理论预测的α-质子差流对质子温度各向异性不稳定性的影响是一致的。
2019-08-21 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
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
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
Diagnosing collisionless energy transfer using field-particle correlations: Alfven-Ion Cyclotron Turbulence
我们应用场粒子相关性-一种跟踪电磁场和等离子体粒子之间能量密度传输率的时间平均速度-空间结构的技术-从Alfvén离子回旋加速器湍流的混合Vlasov-Maxwell模拟中获得的数据。在这个系统中的能量传递预计将包括朗道和回旋波粒子共振，不像以前的系统，其中的场粒子相关技术已被应用。在该模拟中，由平行电场$E_\parallel$介导的能量传递速率包括总速率的大约$60\%$，其余部分由垂直电场$E_\perp$介导。平行的电场共振耦合到质子，在整个模拟过程中，在许多点处识别出朗道阻尼的规范双极速度-空间特征。由$E_\perp$介导的能量转移优先与具有$v_{tp} \lesssim v_\perp \lesssim 3 v_{tp}$的粒子耦合，这与回旋加速器扩散平台的预期形成一致。我们的研究结果清楚地表明，场-粒子相关技术可以区分不同的通道的能量转移使用单点测量，即使在多个通道同时作用的点，并可以用来定量地确定每个通道中的粒子的速度。
2020-06-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On nonlinear Alfvén-cyclotron waves in multi-species plasma
大振幅阿尔文波是空间等离子体中普遍存在的现象，也是日球层磁流体动力学（MHD）湍流的主要组成部分。作为泵浦波，它们易于产生参量不稳定性，由此它们可以产生回旋子波和声学子波。在这里，我们重新审视一个相关的过程中的框架内的多流体方程组成的许多物种的等离子体。研究了Alfvén波与声波的非线性耦合，导出了沿平均场方向传播的波的横向磁场和纵向电场的压缩波方程和耦合波方程。结果表明，轻微压缩的阿尔芬波通过感应回转半径和动能调制，对粒子施加一个电动势和一个纵向电场，该电场的电势由围绕平均场回转的粒子的横向动能的梯度给出。这又驱动沿着平均磁场的电波动（声波和离子声波），其可以非线性地反作用于横向磁场。相互耦合的阿尔文-回旋-声波因此被激发，这是一个非线性过程，可以驱动等离子体中的波能级联，并可能产生压缩微湍流。这些被驱动的电波动可能对MHD湍流的耗散产生影响，从而对太阳风中粒子的加热和加速产生影响。
2012-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
The Rapid Variability of Electric Field Waves within and near interplanetary shock ramps: STEREO Observations
我们目前的STEREO观测1500质子回旋半径内的12行星际冲击，与长时间的突发模式电场收购S/WAVES使波的演变观察整个斜坡的行星际冲击。激波为低马赫数（$M_{f} \sim $ 1- 5）、准垂直激波（$θ_{Bn} \geq 45^{\circ}$），β（$β$）$\sim $ 0.2- 1.8。在上游、下游和激波斜坡中观察到频率、振幅和波模式的高度可变性。在每个区域的观测包括离子声波，电子回旋漂移不稳定性驱动波，静电孤立波，高频哨声模式波。我们还表明，第一次存在的“色散”的静电波的频率在离子声波范围和第一次观察到的电子回旋漂移不稳定性（ECDI）驱动的波在行星际冲击。大振幅波是爆发性的，在所有三个区域都可以看到，振幅从$\sim$ 5到$>$ 200 mV/m。所有波型在激波下游比上游更常见，通常在斜坡的$\sim$ 63000 km（$\sim 1500 ρ_{gi}$）内。
2020-10-07 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
Variability of the Incompressible Energy Cascade Rate in Solar Wind Turbulence Around Mars
我们提出了一个不可压缩的能量级联率在火星周围的太阳风的变化的统计分析，充分发展的湍流和超过五年的火星大气和挥发性演变（MAVEN）的观测使用一个确切的关系。利用磁场和等离子体数据，我们计算了原始太阳风中磁流体力学（MHD）尺度下的能量级联率。从我们的统计结果中，我们得出结论，不可压缩的能量级联率随着火星日心距离的增加而减少，对于三个探索火星年的每一个。此外，我们表明，质子回旋波的存在下，与扩展的火星氢散逸层，不具有显着的效果，在MHD尺度的非线性级联的能量。
2022-01-27 physics.space-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
Dispersive magnetized waves in the solar wind plasma
本文导出了强磁化、可压缩、均匀、各向同性准中性等离子体中波的广义线性色散关系。从描述可区分的电子和离子流体的双流体模型出发，我们得到了磁化波的六阶线性色散关系，该关系包含由于电子和离子惯性、有限等离子体β和相速度的角依赖性的影响。我们调查这些磁化波的传播特性，在一个政权的尺度长度与电子和离子的惯性长度尺度。这种制度基本上对应于太阳风等离子体的长度尺度，与离子回旋频率，导致色散效应。这些尺度与线性波的结合对理解太阳风等离子体中湍流波动的高频、小尺度动力学提出了很大的挑战。
2010-05-26 physics.space-ph
Wave-particle energy transfer directly observed in an ion cyclotron wave
上下文帕克太阳探测器（PSP）数据的第一次研究已经取得了重大进展的基本性质的理解离子回旋波在内日光层。然而，PSP的调查模式粒子测量无法在波周期的时间尺度上测量电磁场和粒子之间的耦合。目的。本文提出了一种用PSP研究波粒能量交换的新方法。方法.我们使用的通量角操作模式的太阳能探测杯结合的电场测量，并提出了一个案例研究时，通量角模式测量的质子速度分布与离子回旋波的直接相互作用。结果我们的结果表明，能量转移从场到粒子的时间尺度上的回旋周期是等于约3-6%的电磁能通量。该速率与离子回旋波是在太阳风中局部产生的假设一致。
2020-10-28 physics.plasm-ph 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
Statistical study of electron density turbulence and ion-cyclotron waves in the inner heliosphere: Solar Orbiter observations
最近公布的航天器的潜在的RPW仪器测量的太阳轨道器已被用来估计太阳风电子密度的内日光层。对2020年6月期间测量的太阳风电子密度进行了分析，以全面表征波动的湍流和湍流特性。磁场数据已被用来描述离子尺度波的存在。选定的间隔已被提取的研究和量化的湍流特性。经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）被用来获得广义边缘Hilbert谱，等价于结构函数分析，并且还减少了非平稳、短时间序列的典型问题。波的存在被定量地确定，引入描述时间依赖性的、频率滤波的波功率的参数。一个定义良好的惯性范围与幂律标度已被发现几乎无处不在。然而，Kolmogorov标度和典型的双折射效应只存在于部分样品中。其他间隔具有较浅的光谱和更不规则的不规则性，不能用湍流模型描述。这些主要是在增强的离子频率波活动的间隔期间观察到的。与可压缩的磁场的不稳定性（从MAG仪器）和太阳风速度的估计（使用电场和磁场）的比较也提供了一般的背景下，并帮助确定异常波动的原因。
2021-05-17 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
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
A minimal model of parallel electric field generation in a transversely inhomogeneous plasma
本文研究了在横向密度不均匀的等离子体中，利用离子回旋波（频率为0.3 w_{ci}）的传播产生平行电场。利用双流体冷等离子体线性化方程组，我们首次证明了E_（？）||生成可以通过耦合E_||驱动离子回旋波的横向电场。在此简化模型中，生成的E_||例如，对于合理的太阳日冕参数，在对应于驱动离子回旋波的3个周期的时间内，对于质量比m_i/m_e=262，振幅达到90 V/m的值。通过对数值解的讨论，我们还指出了E_||产生是由横向密度不均匀性引起的电子和离子流分离（其与静电电荷分离不同）。该模型还正确地再现了先前的动力学结果，即只有电子被加速（沿着背景磁场），而离子基本上不加速。我们还研究了E_||产生的振幅受质量比的影响，发现E_||随质量比m_i/m_e的倒数线性减小，即E_i/m_e = m_i/m_e。||\propto 1/m_i。这一结果与Genot等（1999，2004）的早期观点相矛盾，即E_（？）||产生的是驱动波的偏振漂移，其按比例缩放为\propto m_i。对于实际质量比m_i/m_e=1836，我们的经验标度律产生E_（？）||=14 V/m（用于日冕参数）。
2007-08-22 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Dependence of ion temperatures on alpha-proton differential flow vector and heating mechanisms in the solar wind
根据2004年6月至2019年5月期间的\emph{Wind}观测，本函首次考察了（$θ_d$，$V_d/V_A$）空间的质子和α粒子温度，其中$θ_d$和$V_d$分别为α $-$质子差流矢量的径向角和幅值，$V_A$为局域阿尔文速度。结果表明，温度显著依赖于$θ_d$以及$V_d/V_A$。在低质子平行β（$β_{p{\parallel}} < 1$）的情况下，发现当$θ_d$小（$\lesssim 45^\circ$）和$V_d/V_A \gtrsim 0.5$时，质子垂直温度明显增强。相反，当$θ_d$较大（$\gtrsim 90^\circ$）或$V_d/V_A$足够小时，α粒子的垂直温度显著提高。质子平行温度的最大值发生在$θ_d \sim 90^\circ$处，同时伴随着较高的$β_{p{\parallel}}$和较大的磁涨落湍流幅度。这项研究将为太阳风中质子和α粒子的回旋共振加热提供强有力的证据。还提出了其他机制，包括朗道共振和随机加热，这往往有不同的（$θ_d$，$V_d/V_A$）空间比回旋共振加热。
2020-01-20 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
Origin of electron cyclotron maser-induced radio emissions at ultra-cool dwarfs: magnetosphere-ionosphere coupling currents
一些超冷的矮星发射出由电子回旋脉泽不稳定性产生的圆偏振无线电波。在太阳系中，这种无线电是从强极光磁场对准电流的区域发射出来的。因此，我们应用的想法开发木星的磁层，是一个很好的研究旋转为主的模拟在我们的太阳系中，快速旋转的UCD的情况下。我们解释的无线电发射的性质，从UCD显示，它会出现从电流产生的角速度剪切在快速旋转的磁场和等离子体，即由一个非常强大的模拟过程，导致木星的极光。这样的速度梯度表明，这些天体与其空间环境发生了重大的相互作用，导致强烈的极光发射。这些结果有力地表明，极光发生在我们太阳系以外的天体上。
2012-10-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Estimated Heating Rates Due to Cyclotron Damping of Ion-scale Waves Observed by Parker Solar Probe
本文利用 PLUME 色散求解器分析 PSP 观测的离子尺度波，发现 20.37% 观测时段存在瞬态离子回旋波，并估计其对质子的显著耗散可解释太阳风质子温度及各向异性增强。
2024-08-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Mediation of Collisionless Turbulent Dissipation Through Cyclotron Resonance
本研究基于太阳风观测发现离子回旋波是大尺度电磁涨落耗散的主要途径，并提出由交叉螺旋度控制的“螺旋度势垒”机制，解释无碰撞等离子体加热路径差异。
2023-06-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Alfvén Waves at Mars
本研究分析火星弓激波上游、磁鞘及电离层等区域的阿尔文波与质子回旋波特性，明确了不同区域的波活动规律与湍动特征，指出电离层阿尔文波观测结论性证据不足的问题。
2024-03-26 astro-ph.SR physics.space-ph
Resonance of low-frequency electromagnetic and ion-sound modes in the solar wind
本文揭示太阳风中低频电磁涨落与离子声波模式的非线性共振机制，通过 Hall-MHD 模拟证明该共振仅在斜向传播时发生，可将回旋共振离子的能量转移至 Landau 共振粒子。
2024-04-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Linking Fluid and Kinetic Scales in Solar Wind Turbulence
我们调查之间的大尺度和小尺度的太阳风波动的频率突破分离流体和动力学制度的功能可能存在的联系。其目的是关联的磁场波动极化在耗散尺度与特定状态的湍流内的惯性范围内的波动。我们发现，在惯性范围内的动力学制度和流体参数的每种类型的极化之间的明确的相关性。此外，第一次在文献中，我们表明，左手和右手的极化波动占据不同领域的等离子体不稳定性的温度各向异性图，如预期的Alfv $\acute{\textrm{e}}$ n离子回旋加速器和动力学Alfv $\acute{\textrm{e}}$ n波，分别。
2016-12-25 astro-ph.SR physics.space-ph
A model of so-called `Zebra' emissions in type IV radio bursts
提出了一种简单的产生电磁斑纹辐射的机理。该机制是基于产生的离子环分布在磁镜几何形状中的存在下，一个适当的定向场对齐的电势场。离子回旋脉泽产生一系列电磁离子回旋谐波，这些谐波调制电子脉泽发射。该机制能够准周期性地打开和关闭发射或放大发射，这是观测的主要特征。
2011-04-13 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.space-ph
Compressive high-frequency waves riding on an Alfvén/ion-cyclotron wave in a multi-fluid plasma
本文研究了由质子、电子和α粒子组成的多流体等离子体中叠加在大振幅Alfvén波上的弱压缩高频等离子体波。对于这些波，等离子体环境是不均匀的，因为存在低频阿尔文波，振幅很大，这种情况可能适用于空间等离子体，如太阳日冕和太阳风。等离子体波的色散关系是从一个线性稳定性分析，使用一个新的本征值的方法，是用来解决一组微分波方程描述的传播等离子体波沿阿尔芬波磁场的恒定分量的方向。这种方法还允许考虑弱压缩效应。在存在背景阿尔文波的情况下，得到的色散分支与均匀等离子体的情况明显不同。由于可压缩性，声波被激发并且各种模式之间发生耦合，甚至压缩模式的不稳定性。在动力学处理中，这些等离子体波将是朗道共振波-粒子相互作用的自然候选者，因此可能通过它们的阻尼导致粒子加热。
2012-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph 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
Plasma refilling of the lunar wake: plasma-vacuum interactions, electrostatic shocks, and electromagnetic instabilities
本研究通过全动力学PIC模拟揭示月球尾迹填充过程：早期遵循等离子体-真空理论，后期离子束碰撞产生静电激波并激发电磁不稳定性，为理解尾迹动力学和航天器观测提供新视角。
2025-07-10 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Spontaneous Magnetic Fluctuations and Collisionless Regulation of Turbulence in the Earth's Magnetotail
在实验室、空间和天体物理学等离子体物理中，最基本和最具挑战性的问题是理解几乎无碰撞的等离子体向准稳态的弛豫过程，以及电磁等离子体湍流的合成状态。最近，有人认为，太阳风等离子体$β$和温度各向异性观测可能受到动力学不稳定性的调节，如离子回旋，镜，电子回旋和消防水龙带不稳定性;磁波动观测与波动耗散定理的预测是一致的，甚至远低于动力学不稳定性阈值。在这里，使用原位磁场和等离子体测量的THEMIS卫星任务，我们表明，这种调节似乎也发生在地球的磁尾等离子体片的离子和电子尺度。不管太阳风和磁尾环境之间的明显差异，我们的研究结果表明，自发波动和它们的无碰撞调节是空间和天体物理等离子体的基本特征，从而表明该过程是普遍的。
2021-10-26 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
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
One-point statistics and intermittency of induced electric field in the solar wind
利用太阳风时间序列研究了行星际感应电场e=vxb。从数据中测量了电场分量的概率分布函数（PDF），并讨论了它们的非高斯性。此外，我们第一次表明，电场湍流的特点是不连续性。这一点是通过研究，像往常一样，缩放的PDF字段增量，它允许定量表征的不稳定性。
2004-05-26 astro-ph nlin.CD physics.plasm-ph
