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通过扩张Alfvén波形成磁力学开关

太阳与恒星天体物理 2025-08-06 v1 等离子体物理 空间物理

摘要

背景。大幅度的太阳风日际磁场反转长期以来被记录下来;然而,来自太空探测器(PS)任务的观测已使人重新关注这一现象,因为此类特征——常称为开关back——可能既限制了太阳风的来源,也限制了现场非线性动力学和湍流加热。目标。我们旨在表明,太阳风中的磁场波动与Alfv\'en波的涨落相符,自然形成开关back中的磁场反转。方法。我们考察了PS在第十次近日点 encounter 中对单个太阳风流约15-50个太阳半径范围内的径向扫描观测的演化。我们研究了在球面极化框架内,磁场中归一化波动幅度δB/B\delta B/B的增长和径向标度。我们将考虑波动作用下的外尺度衰减计算得到的加热率,与通过考虑等熵膨胀所观察到的质子加热率进行比较。结果。我们发现,磁场波动主要呈球面极化,磁场归一化幅度δB/B\delta B/B随幅度而增大。磁场幅度的增长导致开关back中的磁场反转。虽然幅度的增长速度不如保守波动作用所预测的那样,但这种偏差导致有效加热率接近观察到的质子加热率。结论。波动幅度的观察标度基本上与扩张Alfv\'en波导致湍流形成并最终导致耗散的图景相符。波的扩张导致波幅增长,结果导致开关back的形成。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.13384,
  title  = {Formation of Magnetic Switchbacks via expanding Alfv\'en Waves},
  author = {Trevor A. Bowen and Alfred Mallet and Corina I. Dunn and Jonathan Squire and Benjamin D. G. Chandran and Romain Meyrand and Nooshin Davis and Thierry Dudok de Wit and Stuart D. Bale and Samuel T. Badman and Nikos Sioulas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.13384},
  year   = {2025}
}