利用泊克-森太空探测器重建太阳 Alfv\'en 表面与风的制动力矩

Alfv\'en 表面——太阳风在向日球空间扩张时超过当地 Alfv\'en 速度的地方——如今已被 NASA 的泊克-森太空探测器 (PSP) 在近太阳环境中常规探测到。Alfv\'en 表面的大小决定了太阳风制动力矩对太阳自转衰减效率的影响。我们旨在表征在太阳第 25 磁活动周期内，Alfv\'en 表面的大小与演化情况。通过 PSP 上的 SWEAP 与 FIELDS 仪器套件测量的太阳风质量与磁通，推导出 Alfv\'en 表面。我们考虑了沿泊克螺旋磁场线的太阳风加速，并采用势场源面模型确定太阳风的来源。PSP 测量的纬向平均 Alfv\'en 半径随太阳活动增强从 $11$ 倍太阳半径增长至 $16$ 倍太阳半径。相应地，太阳风角动量损失率从约 $1.4\times 10^{30}$ erg 增长至 $3\times 10^{30}$ erg。太阳风的径向与纬向扫描中包含每场探测的平均 Alfv\'en 半径 ±10-40% 的波动。太阳腔中的结构影响了 Alfv\'en 表面的形态，该表面在日赤道平面与伽马流（pseudostreamers）附近最小。尽管 Alfv\'en 表面在大尺度上高度结构化且随时间变化，但其由太阳冠的磁场组织。太阳冠随太阳活动周期的演化系统性地偏移了 PSP 的磁连接方式，从而影响了我们对 Alfv\'en 表面的感知。与相同质量损失率和开放磁通的热力学驱动风模型和 Alfv\'en 波驱动风模型相比，Alfv\'en 表面大约大 30%，但其对风磁化参数的依赖性相似。