碰撞稀少太阳风中阿尔法粒子与质子束差分流动的对比研究

在快速太阳风或当地库仑碰撞频率较低时，观测表明太阳风次要离子与离子子群体以不同的整体速度流动。测量显示，阿尔法粒子和质子束相对于整体或核心质子的漂移速度很少超过当地阿尔芬速度，这表明磁不稳定性或其他波粒过程限制了它们的最大漂移。我们比较了Wind航天器上仪器超过20年的阿尔法粒子、质子束和质子核心的同时观测。在近乎无碰撞的太阳风中，我们发现归一化阿尔法粒子漂移速度慢于归一化质子束速度；两种粒子漂移关于其均值的涨落之间无相关性；并且碰撞年龄与阿尔法-质子差分流动之间存在强反相关，而与质子束-核心差分流动无此相关性。在控制碰撞依赖后，两种粒子的归一化漂移表现出相似的统计分布。在渐近的零库仑碰撞极限下，最年轻测得的差分流动与包含质子压力各向异性的阿尔芬速度近似最为相关。在此极限及最精确表示下，阿尔法粒子以当地阿尔芬速度的67%漂移，而质子束漂移约为105%。我们认为两种物理解释之一可能成立：要么（1）某种阿尔芬过程优先加速或维持质子束而非阿尔法粒子，要么（2）阿尔法粒子比质子束更易受不稳定性或库仑阻力影响。