相位混合与太阳风中的 1/f 谱

在太阳日冕与太阳风涨落的能量谱中，于约一小时尺度上观测到的 1/f 幂律的起源与演化尚未完全明了。若干现有理论试图解释它，涉及线性与非线性机制。太阳日冕与太阳风一个常被忽视的特性是其高度不均匀的性质。在本文中，我们研究穿过垂直于磁场不均匀的等离子体传播的纯阿尔文波与表面阿尔文波的线性演化。该不均匀性由密度给出，我们将其建模为二维有色噪声，其功率谱斜率范围从 -2 到 -1。阿尔文波在各条磁力线上独立传播，并最终通过相位混合过程完全失相，导致不真实的谱。当不均匀背景与传播波之间的耦合被充分计入时，诸如表面阿尔文波（亦称扭结波或阿尔文型波）的横向波出现，表现出具有不同阿尔文速度的相邻磁力线的集体波行为。我们表明，由相位混合与共振吸收所诱发的表面阿尔文波能量的线性串级，导致垂直于磁场的波能谱趋于背景密度的垂直功率谱。基于我们的模型，我们提出太阳日冕中 1/f 的垂直密度功率谱可通过线性过程诱发在最大尺度上观测到的涨落 1/f 谱。