高$\beta$太阳风中平行传播的阿尔芬离子束不稳定性

我们研究了在以下条件下平行传播的阿尔芬波/离子回旋波变得不稳定的情况：存在一群各向同性（$T_{\perp \alpha} = T_{\parallel\alpha}$）的$\alpha$粒子，它们相对于质子以平均速度$U_{\alpha}$沿磁场方向漂移。我们推导出了激发这种不稳定性所需的$U_{\alpha}$最小值的近似解析条件，并利用热等离子体色散关系的数值解对该结果进行了修正。当$\alpha$粒子数密度约为质子数密度的$5\%$且两种粒子具有相似的热速度时，该不稳定性要求$\beta_{\rm p} \gtrsim 1$，其中$\beta_{\rm p}$是质子压强与磁压强之比。对于$1\lesssim \beta_{\mathrm p}\lesssim 12$，激发该不稳定性所需的最小$U_{\alpha}$范围从$0.7v_{\mathrm A}$到$0.9v_{\mathrm A}$，其中$v_{\mathrm A}$是阿尔芬速度。该阈值小于平行磁声不稳定性的阈值（$\simeq 1.2v_{\mathrm A}$），此前人们认为在$\beta_{\mathrm p}\gtrsim 0.5$时，平行磁声不稳定性是$\alpha$粒子束不稳定性中阈值最低的。我们讨论了平行阿尔芬漂移不稳定性在太阳风中$\alpha$粒子漂移速度演化中的作用。我们还分析了\emph{Wind}航天器法拉第杯的测量数据，结果表明，在$T_{\perp \alpha}\approx T_{\parallel\alpha}$的太阳风流中测得的$U_{\alpha}$值大致以平行阿尔芬不稳定性的阈值为上限。