膨胀太阳风中大振幅阿尔文波的演化与_switchback_的生成

受近期 Parker Solar Probe（PSP）对“switchbacks”（径向磁场的突发、大振幅反转，表现出阿尔文相关性）的观测启发，我们考察膨胀太阳风中大振幅阿尔文波的动力学。我们建立了一个解析模型，其作出若干预测：switchbacks 应优先发生于太阳风等离子体经历更大膨胀的区域；在可比于 PSP 的半径处，switchback 占比应是半径的增函数；且 switchbacks 的梯度应优先垂直于平均磁场方向。等离子体的膨胀在波的非线性演化中生成小的压缩分量：当归一化涨落振幅可与 $\sin\theta$ 相比时这些分量达到最大，其中 $\theta$ 为传播方向与平均磁场间的夹角。这些压缩分量使主阿尔文波形陡化，在其归一化振幅 $\delta B/B$ 因膨胀而增长时，使解保持近乎恒定磁场强度的状态。磁场强度的微小涨落在特定的依赖于 $\theta$ 的 $\beta$ 值处最小化，该值通常量级为 1，且密度与磁场强度涨落可依据 $\beta$ 与 $\theta$ 呈相关或反相关。我们给出了动力学方程的示例解；其中一些确实形成了磁场反转。我们的预测似乎与观测和数值模拟中若干先前未解现象相符，提供了证据表明所观测到的 switchbacks 源于日冕基底已知存在的初始小振幅阿尔文波的非线性演化。