太阳风中离子动力学不稳定性的非线性演化

对 0.29 至 1AU 范围内太阳风（SW）等离子体的原位观测表明，质子和 alpha 粒子常为非麦克斯韦分布，存在动力学不稳定性、温度各向异性、离子差分流动及相关的磁涨落能谱等证据。太阳风多离子等离子体中的动力学不稳定性可导致 alpha 粒子的优先加热与磁涨落能量的耗散，影响太阳风的动力学与全局性质。我们首次使用三维混合模型（离子以粒子形式采用 Particle-In-Cell (PIC) 方法建模，电子作为流体处理）研究离子动力学不稳定性的触发、非线性演化与耗散。Alfven/离子回旋与离子漂移不稳定性在靠近太阳的区域（~10R_s）建模。模型中纳入了太阳风膨胀。该模型在非线性增长与饱和阶段自洽地产生不稳定离子群体的非麦克斯韦速度分布函数（VDFs）、相关的温度各向异性，以及若干典型太阳风不稳定性情形的波能谱。该多离子太阳风等离子体的三维混合建模可用于研究靠近太阳的太阳风加速区，该区域将由 Parker Solar Probe 任务探测。