低马赫数快模激波粒子增能的粒子模拟研究
太阳与恒星天体物理
2012-06-26 v3 等离子体物理
空间物理
摘要
天体物理激波通常在高马赫数极限下研究，但弱压缩快激波可出现在磁重联外流中，并被认为是太阳耀斑中粒子增能的场所。本文利用二维粒子模拟（PIC）方法，采用缩减的离子/电子质量比，并使用移动壁边界法初始生成激波，研究这种垂直、低马赫数无碰撞激波的微观物理。与常用的固定壁反射法形成激波相比，这种移动壁方法可以更好地控制激波速度、使用更小的模拟盒尺寸并实现更长的模拟时间。我们的结果独立于激波形成方法，揭示了在阿尔芬马赫数、热压与磁压之比的纯垂直激波中，电子和离子的激波漂移加速（SDA）普遍存在。我们确定了电子和离子发生SDA所需的最小能量。我们推导了通过SDA产生的理论电子分布，并与模拟结果进行了比较。我们还表明，由激波过渡区中的入射和反射离子引起的修正双流不稳定性，是产生维持激波的无碰撞等离子体湍流的机制。
引用
@article{arxiv.1203.0074,
title = {Particle-in-cell simulations of particle energization from low Mach number fast mode shocks},
author = {Jaehong Park and Jared C. Workman and Eric G. Blackman and Chuang Ren and Robert Siller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1203.0074},
year = {2012}
}