探究湍流散射对太阳风中超热电子的影响：建模、观测与启示

本研究探讨了一种湍流散射机制对太阳风中超热电子群体的影响，该机制类似于影响行星际介质中传播的太阳和银河宇宙射线的机制。我们采用福克-普朗克方程来模拟电子投掷角分布在磁聚焦（使电子偏离各向同性）和扩散过程（倾向于使其恢复各向同性）共同作用下的径向演化。我们将该福克-普朗克方程的稳态解与太阳轨道器和帕克太阳探测器任务获得的数据进行比较，发现以湍流平均自由程作为模型中唯一的自由参数时，两者吻合度极高。获得的平均自由程约为天文单位量级，并且在 100 eV 至 1 keV 能量范围内对电子能量的依赖性较弱。这一数值显著低于库仑碰撞的估计值，但与观测到的低刚度太阳高能粒子事件的平均自由程吻合良好。模型与观测之间的高度一致性使我们得出结论：湍流散射作用于所有日球层距离上的电子的假设是合理的。我们讨论了几个启示，特别是远日距离处存在低克努森数区域，这为在所有日距上存在各向同性“晕”成分提供了一个自然的解释——电子在到达这个远距离区域后被各向同性化，然后再返回行星际介质的内部。