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双等离子体共振不稳定性作为太阳斑马辐射的源

等离子体物理 2018-03-28 v1 太阳与恒星天体物理 空间物理

摘要

双等离子体共振(DPR)不稳定性在太阳射电流星齿(zebra)辐射的产生中起着基础性作用。在由损失锥型分布的热电子和密度更大且更冷的背景等离子体组成的等离子体中,该不稳定性产生上混杂波,随后转化为电磁波并被观测为射电流星齿。本文从流星齿解释的角度数值研究双等离子体共振不稳定性。我们使用三维电磁粒子网格(3-D PIC)相对论模型。首先利用多模模型研究双等离子体共振不稳定性的细节。我们展示了热电子的分布函数在此不稳定性期间如何变化。然后我们表明,多模模型与特定模模型所得结果之间非常吻合,这由具有最大增长率的波的主导地位所致。因此,为在宽泛的模型参数范围内进行计算,我们采用特定模模型。我们计算了双等离子体共振不稳定性的最大增长率,并将结果与解析结果进行比较,发现数值与解析增长率之间非常吻合。我们还计算了非常宽泛参数范围内上混杂波的饱和能量,发现上混杂波的饱和能量在几乎与增长率相同的 ωUH/ωce\omega_\mathrm{UH}/\omega_\mathrm{ce} 值处呈现极大值和极小值。此外,我们发现上混杂波的饱和能量与热电子密度成正比,最大饱和能量可达热电子动能的百分之一。所有这些发现均可用于太阳射电流星齿的解释。

关键词

引用

@article{arxiv.1711.04281,
  title  = {Double plasma resonance instability as a source of solar zebra emission},
  author = {Jan Benáček and Marian Karlický},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1711.04281},
  year   = {2018}
}

备注

8 pages, 12 figures