低马赫数准垂直激波模拟中的静电波与电子空穴

低马赫数无碰撞激波在天体物理和空间等离子体环境中广泛存在，表现出复杂的波活动和波粒相互作用。在本文中，我们展示了准垂直非相对论性($\vsh \approx (5500-22000)$ km/s)低马赫数激波的二维粒子模拟(PIC)，重点研究激波 ramp 和前兆区域的静电波。在这些激波中，离子尺度的斜哨声波产生两个热反向电子束的构型，驱动不稳定的电子声波(EAW)，在演化后期可转变为静电孤立波(ESW)。通过采用周期性边界条件的模拟，我们表明EAW特性与线性色散分析一致。激波模拟中ESW的特性，包括其波长和振幅，依赖于激波速度。当外推至具有真实激波速度($\vsh \approx 300$ km/s)的激波时，ESW波长减小至电子趋肤深度的十分之一，且ESW振幅预计将超过准静态电场振幅100倍以上。这些理论预测可能解释了PIC模拟与卫星测量之间在高、低频电场波动相对振幅上的差异。