阿尔文与快模湍流非线性耦合导致的快速太阳风中质子、电子和离子加热

在太阳日冕和太阳风中库仑碰撞最少的区域，质子、电子和重离子成分之间并不处于热平衡。观测到的温度、流出速度和速度分布各向异性的差异为解释等离子体如何被加热和加速的提议提供了有用的约束。本文提出了每种粒子无碰撞加热速率的新预测，其中假设能量输入来自磁流体动力学（MHD）湍流。我们首先创建了阿尔文波、快模波和慢模MHD波径向演化的经验描述。该模型提供了在高速太阳风中沿膨胀磁通管距离的函数，每种模式的总波功率。接下来，我们求解了一组级联平流-扩散方程，给出了每个距离处的稳态波数谱。包含了阿尔文和快模涨落之间非线性耦合的近似项。对于合理的参数选择，我们的模型包含足够的从快模到阿尔文模的能量转移，以激发高频离子回旋共振。这种共振在垂直于背景磁场的方向上有效地加热质子和其它离子，我们的模型预测的这些粒子的加热速率与光谱和原位测量结果吻合良好。尽管如此，高频波仅占阿尔文涨落谱的一小部分，该谱仍然保持高度二维性，正如在行星际空间中所观测到的。