由电子速度分布函数估算太阳风中的双极电场与电势

太阳风从日冕逃逸，并在很短的距离内加速至其终速。与这一加速过程相关的能量平衡仍知之甚少。为量化全球静电对太阳风动力学的贡献，我们经验性地估算了双极电场（$\mathrm{E}_\parallel$）与电势（$\Phi_\mathrm{r,\infty}$）。我们分析了 Parker Solar Probe 在 20.3\,$R_S$ 至 85.3\,$R_S$ 之间、近太阳太阳风中测得的电子速度分布函数（VDFs）。我们检验了两种不同太阳风模型的预测。在靠近太阳处，VDFs 在相空间中朝太阳方向、沿磁场排列的部分表现出超热电子亏缺。我们认为该朝太阳方向的亏缺是无碰撞外大气模型（Lemaire & Sherer 1970, 1971, Jockers 1970）所预测的电子截断的遗迹。该截断能量与 $\Phi_\mathrm{r,\infty}$ 直接相关。太阳风中 $\mathrm{E}_\parallel$ 与库仑碰撞的竞争效应由稳态电子逃逸模型（SERM）（Scudder 2019）处理。在该模型中，电子相空间被划分为碰撞过阻尼与欠阻尼区域。我们假设小俯仰角处的这一边界速度与 strahl breakpoint 能量重合，由此可计算 $\mathrm{E}_\parallel$。所得的 $\Phi_\mathrm{r,\infty}$ 与 $\mathrm{E}_\parallel$ 与理论预期吻合良好。它们随径向距离以幂律函数衰减，指数分别为 $\alpha_\Phi = -0.66$ 与 $\alpha_\mathrm{E} = -1.69$。我们最终估算了质子由静电加速获得的速度，其等于外大气模型计算值的 77%，以及 SERM 模型计算值的 44%。