跨场扩散效应对太阳日冕磁通量绳中粒子输运的影响
太阳与恒星天体物理
2024-11-04 v1 空间物理
摘要
与太阳耀斑和日冕物质抛射（CME）相关的太阳高能粒子（SEPs）是空间天气现象的关键因子，对航天器和宇航员构成严重威胁。帕克太阳探测器（PSP）的近期观测表明，CME的磁通量绳可以捕获高能粒子并充当屏障，阻止其他粒子穿越。本文引入了新颖的COCONUT+PARADISE模型，用于研究高能粒子在磁通量绳中的约束以及跨场扩散（CFD）对太阳日冕中粒子输运的影响，特别是在CME存在的情况下。利用全球磁流体动力学日冕模型COCONUT，我们生成了包含以Titov-Démoulin磁通量绳（TDFR）建模的CME的背景构型。随后，我们利用粒子输运代码PARADISE在TDFR的一条腿靠近其脚点处注入单能100 keV质子，并在COCONUT背景中演化这些粒子。为研究CFD，我们采用了两种不同的垂直质子平均自由程（MFP）方法：恒定MFP和依赖于拉莫尔半径的MFP。我们将这些结果与无CFD时的结果进行对比。结果表明，无CFD时粒子完全约束在TDFR内，但我们发现即使相对较小的垂直MFP值也能使外层粒子逃逸。相比之下，初始内部约束粒子在很大程度上仍保持约束。最后，我们强调了我们的模型和本文结果对未来研究粒子加速和输运在涵盖日冕和内日球层的扩展领域中的相关性。
引用
@article{arxiv.2411.00738,
title = {Cross-Field Diffusion Effects on Particle Transport in a Solar Coronal Flux Rope},
author = {Edin Husidic and Nicolas Wijsen and Luis Linan and Michaela Brchnelova and Rami Vainio and Stefaan Poedts},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.00738},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 8 figures, accepted for publication by ApJ Letters