日球层内星际尘埃粒子的动态带电

由于太阳与本地星际云的相对运动，星际尘埃（ISD）粒子进入太阳系。在进入日球层之前，它们穿过日球层界面——即太阳风与星际等离子体相互作用的区域。尘埃颗粒的尺寸分布和数密度在该界面发生本质改变。这种改变取决于尘埃粒子沿其轨迹的带电过程。本文给出穿过日球层界面的 ISD 粒子带电建模结果。在日球层条件下负责带电的主要物理过程包括原等离子体粒子黏附、二次电子发射、光发射以及宇宙线电子效应。我们考虑两种计算 ISD 粒子电荷的方法：（1）经典的稳态假设，即电荷仅依赖于局域等离子体与辐射条件；（2）沿粒子轨迹的动态电荷计算。我们证明，对于穿透日球层较大的 ISD 颗粒（半径 100 nm 及以上），稳态假设在模拟轨迹和数密度分布时是相当合理的。估算表明，这些尺寸的 ISD 颗粒从本地星际云（LISM）进入日球层后，需要不到 0.25 年（约 1 au 距离）即可达到平衡。对于小颗粒（半径 10 nm），电荷的动态计算会影响轨迹并显著改变数密度。与稳态电荷近似相比，在动态变化电荷情况下，尘埃密度聚集沿日球层顶分布在更狭长的区域内。