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作为日冕洞内快速太阳风源头的交换重联

太阳与恒星天体物理 2023-06-08 v3 空间物理

摘要

充满日球层的快速太阳风起源于太阳上称为日冕洞的开放磁场区域深处。负责将等离子体加速至高速的能量来源存在广泛争议,但有证据表明其本质上为磁性,候选机制包括波加热^(1,2)与交换重联^(3,4,5)。太阳表面附近的日冕磁场具有与超米粒对流胞相关的尺度结构,其中下降流产生强磁场。这些网络磁场束中的能量密度很可能是太阳风的能量来源候选。本文报道了来自 Parker 太阳探测器(PSP)航天器^6 的快速太阳风 stream 测量,其为交换重联机制提供了有力证据。我们表明,日冕洞底部的超米粒结构在近太阳太阳风中仍留有印记,导致不对称的磁性“回转”(switchbacks)^(7,8) 斑块与具有幂律状高能离子能谱(直至超过 100 keV)的爆发式风 stream。交换重联的计算机模拟支持了观测的关键特征,包括离子能谱。由数据推断出的低日冕中交换重联的重要特征包括:重联为无碰撞的,且能量释放率足以驱动快速太阳风。在此情形下,开放磁通量经历连续重联,太阳风由由此产生的等离子体压力与径向阿尔文流爆发共同驱动。

关键词

引用

@article{arxiv.2208.07932,
  title  = {Interchange reconnection as the source of the fast solar wind within coronal holes},
  author = {S. D. Bale and J. F. Drake and M. D. McManus and M. I. Desai and S. T. Badman and D. E. Larson and M. Swisdak and T. S. Horbury and N. E. Raouafi and T. Phan and M. Velli and D. J. McComas and C. M. S. Cohen and D. Mitchell and O. Panasenco and J. C. Kasper},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2208.07932},
  year   = {2023}
}

备注

15 pages, 4 figures. Nature, 2023