论太阳高能粒子中能谱与元素丰度的相关性
太阳与恒星天体物理
2021-01-29 v2 空间物理
摘要
在太阳高能粒子（SEP）事件中，激波加速与传输过程中散射这两种物理过程均可导致能谱指数与元素丰度相对于质量电荷比 A/Q 的增强或抑制相关联。我们观察到，对于那些由激波从周围日冕等离子体加速离子的“渐变”SEP 事件存在此类相关性；但对于由太阳喷流中磁重联产生的“脉冲”SEP 事件则无相关性，其后不同事件的丰度增强从 (A/Q)^+2 到 (A/Q)^+8 不等；当激波对这些残余脉冲离子再加速时也不存在相关性。在这些后一类事件中，丰度是在加速能谱之前单独确定的。具有相关能谱与丰度的事件展现出以往未被描述的多种有趣行为。小型与中型渐变 SEP 事件，其相对丰度通常约依赖于 (A/Q)^-1、能谱依赖于能量 E^-2.5，且随时间变化很小。大型 SEP 事件显示出沿相关线的巨大时间变化；在一例中 O 的能谱随时间从 E^-1 变到 E^-5，而丰度在事件期间从 (A/Q)^+1 变到 (A/Q)^-2。在极大事件中，通过质子生成的共振阿尔文波进行的流受限传输在局地激波通过前使能谱变平并增强重离子丰度，之后使能谱变陡并降低增强，重新捕获典型相关性。能谱与元素丰度的系统性相关为激波对离子的“注入问题”以及 SEP 加速与传输物理提供了新视角。
引用
@article{arxiv.2008.06985,
title = {On the Correlation between Energy Spectra and Element Abundances in Solar Energetic Particles},
author = {Donald V. Reames},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.06985},
year = {2021}
}
备注
29 pages, 11 figures, accepted by Solar Physics