对 switchback Alfvén 性的约束

Switchback(SB)是太阳风中包含相对于背景太阳风磁场方向发生偏转的磁场局部结构。不同 SB 的磁场偏转角幅度从约 40 度到约 160-170 度不等。在 SB 内部观测到磁场扰动与太阳风整体速度的准平行排列,并导致 SB 内部径向整体速度出现尖峰式增强。我们通过评估 SB 内部参数 $\alpha=V_{||}/|\Delta\vec{V}_A|$ (当 $\Delta\vec{V}~\Delta\vec{B}$ 时 $\alpha=\Delta\vec{V}/|\Delta\vec{V}_A|$)的分布来研究 SB 扰动对 Alfvén 性的偏离,其中该参数定义为 $\Delta\vec{V}$ 平行于 $\Delta\vec{B}$ 的分量与 $\Delta\vec{V}_A = \Delta\vec{B}/4\pi n_i m_i$ 之比,它量化了扰动相对于 Alfvén 扰动的偏离程度。基于 Parker Solar Probe(PSP)观测,我们表明 SB 内部的 $\alpha$ 系统性地低于其在原始太阳风中的值:PSP 第 1 次相遇期间观测到的 SB 内部 $\alpha$ 分布在 0.2-0.9 范围内。$\alpha$ 的上限受到以下要求的约束:switchback 边界两侧的速度跳跃必须小于局地 Alfvén 速度。这阻止了剪切流不稳定性的发生。其结果是,对于偏转大于 60 度的 SB,质子整体速度扰动无法达到 $\alpha=1$(Alfvén 性条件),而对于 B 完全反向的 SB,最高可能的 $\alpha$ 为 0.5。这些结果对将 switchback 解释为大振幅 Alfvén 波具有重要意义。