日球层磁场结构中的宇宙射线输运：I. 使用 CRONOS MHD 代码模拟背景太阳风
太阳与恒星天体物理
2014-06-03 v1
摘要
宇宙射线等高能粒子的输运由其所穿越等离子体的性质决定。虽然由于缺乏原位测量，银河系和星际等离子体的这些性质知之甚少，但日球层等离子体环境已被航天器探测数十年，为检验输运理论提供了独特的机会。对于高能粒子的三维日球层输运，特别感兴趣的结构是共转相互作用区（CIRs），由于磁场强度、湍流及相关激波的显著增强，它们一方面可以作为扩散屏障，另一方面也可以作为低能宇宙射线的加速器。在一个两部分的系列论文中，我们通过数值磁流体动力学（MHD）设置模拟内日球层太阳风条件来研究这些效应（本文），这将作为采用随机微分方程（SDE）方法的输运代码的输入（第二篇论文）。在本文中，我们展示了使用代码 CRONOS 进行的三维 MHD 模拟结果：为了验证目的，我们使用解析边界条件并与 Pizzo 的类似工作进行比较。为了更真实地模拟太阳风条件，利用了通过 Wang-Sheeley-Arge (WSA) 模型从同步磁图导出的边界条件，其中势场建模采用有限差分方法（FDIPS），这与 WSA 模型中常用的传统球谐展开形成对比。我们的结果通过与黄道面（STEREO-A/B）和黄道面外（Ulysses）区域的多航天器数据进行比较得到了验证。
引用
@article{arxiv.1406.0293,
title = {Cosmic Ray Transport in Heliospheric Magnetic Structures: I. Modeling Background Solar Wind Using the CRONOS MHD Code},
author = {Tobias Wiengarten and Jens Kleimann and Horst Fichtner and Patrick Kühl and Andreas Kopp and Bernd Heber and Ralf Kissmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.0293},
year = {2014}
}