相对论性太阳质子在行星际空间中的三维传播
太阳与恒星天体物理
2020-08-04 v2 高能天体物理现象
空间物理
摘要
背景。能量处于 GeV 范围的太阳高能粒子(SEPs)可以从靠近太阳的加速区传播到地球，并产生地面能级增强(GLEs)。解释和模拟 GLE 观测的传统方法假设粒子仅沿行星际空间的磁力线传播，即空间上为一维。PAMELA 最近的测量以高谱分辨率表征了 1 AU 处约 100 MeV–1 GeV 范围的 SEP 特性。目的。我们使用三维方法模拟 GLE 能量太阳质子在行星际磁场(IMF)中的输运，以评估日球电流片(HCS)以及与 Parker 螺旋的梯度和曲率相关的漂移的影响。后者受 IMF 极性影响。我们推导 1 AU 处的可观测量，并将模拟结果与 PAMELA 数据进行比较。方法。我们使用包含 HCS 的三维测试粒子模型。首先研究单能粒子群以获得传播模式和 1 AU 球面穿越次数的定性图像。利用幂律注入的模拟推导 1 AU 处的强度剖面和注量谱。针对特定事件 GLE 71 的模拟用于与 PAMELA 数据比较。结果。1 AU 穿越的空间模式和平均穿越次数受三维效应强烈影响，A+ 与 A- 极性时期之间存在显著差异。1 AU 强度剖面的衰减时间常数随极性和观测者位置而变化，并且不像一维模型中是平均自由程的简单函数。来自注入磁通管的能量相关泄漏对 GLE 能量粒子尤其重要，在许多情况下导致注量谱中出现转折。
引用
@article{arxiv.2002.00929,
title = {3D propagation of relativistic solar protons through interplanetary space},
author = {S. Dalla and G. De Nolfo and A. Bruno and J. Giacalone and T. Laitinen and S. Thomas and M. Battarbee and M. S. Marsh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.00929},
year = {2020}
}
备注
Accepted by A&A (revised version, 9 pages, 6 figures)