电子strahl的动理学理论与快速太阳风观测

我们为太阳风中的strahl群体——一个以磁场方向为中心的狭窄、低密度、高能电子束——建立了一个模型。我们的模型基于在日球层距离上电子漂移动理学方程的解，在这些距离处，等离子体密度、温度和磁场强度沿磁通量管随距离呈幂律下降。我们对strahl的解依赖于多个参数，在缺乏完整电子速度分布函数（electron velocity distribution function, eVDF）解析解的情况下，这些参数无法从理论中推导出来。然而我们证明，通过将我们的解与Wind卫星SWE strahl探测器对eVDF的观测相匹配，可以高效地找到这些参数。该模型成功预测了1 AU处Wind数据中strahl的角宽度（FWHM），特别是预测了该宽度如何随粒子能量和背景密度变化。我们发现strahl分布主要由局部温度Knudsen数$\gamma \sim |T dT/dx|/n$决定，该参数表征了太阳风的碰撞特性。我们计算了在太阳风中观测到的典型Knudsen数下的平均strahl分布，并将我们的模型拟合到这些数据。该模型可以与1 AU处的eVDF高度匹配，但是，它在更大的日心距离处高估了strahl的幅度。这表明我们的模型可以通过纳入额外的物理学来改进，可能是通过引入strahl电子的“反常扩散”。