行星际激波前兆中高能粒子的平谱

在行星际激波处观测到的加速粒子能谱通常与扩散激波加速(DSA)理论预测不符。在某些情况下,粒子通量在很宽的能量范围内形成平台,向上游延伸至激波前最多七个通量e折后淹没于背景谱中。值得注意的是,在我们详细研究的激波处及其后方,通量随能量按$\epsilon^{-1}$衰减,这与强激波的DSA预测一致。上游平台表明存在与传统DSA模型中使用的不同的粒子输运机制。我们表明,基于广泛接受的共振波-粒子相互作用的扩散粒子输运的标准(线性)DSA解与粒子通量平台不一致。为解决这一矛盾,我们从两方面修改DSA理论。首先,我们引入粒子扩散率$\kappa$对粒子通量$F$的依赖性(非线性粒子输运)。其次,我们引入由加速粒子自洽产生但不与之共振的短尺度磁扰动。这些扰动导致粒子扩散率随粒子能量$\propto\epsilon^{3/2}$增加,同时随粒子通量$1/F$减小。这两种趋势的结合导致上游平谱。