论太阳风的温度

太阳风提供了一个弱碰撞等离子体从热源膨胀且存在空间发散磁力线的例子。观测表明，在内日球层，电子温度随距离的下降约为 $T_{e}(r)\sim r^{-0.3} \dots r^{-0.7}$，显著慢于绝热膨胀律 $\sim r^{-4/3}$。受此类观测启发，我们提出一种动力学理论，用以解释从中心热源膨胀的近无碰撞等离子体的非绝热演化。我们聚焦于沿径向发散磁通管传播的高能电子的动力学。由于其磁矩守恒，电子形成沿磁力线准直的束流。由于与背景等离子体能量交换微弱，束流群体缓慢损失能量并加热背景等离子体。我们提出，无论碰撞多么微弱，在距源足够远处会建立一种普适的膨胀 regime，其中电子温度按 $T_e(r)\propto r^{-2/5}$ 下降。这接近于内日球层太阳风温度的观测标度。我们的第一性原理动力学推导从而可为太阳风中慢于绝热的温度下降提供解释。更广泛地，它可能有助于描述G型恒星的磁化风。