阿尔文临界区外剪切驱动的太阳风向各向同性湍流的转变
空间物理
2020-10-21 v1 太阳与恒星天体物理
等离子体物理
摘要
受先前对从条带状太阳日冕结构到更各向同性“絮状”涨落转变的遥感观测启发,我们提出:阿尔文临界区紧外侧及首个 β=1 表面附近的內太阳风动力学,由相邻日冕磁通管的相对速度所驱动。我们认为,大振幅流动差异在较低高度受磁约束,但如上阿尔文临界区约束释放,则触发剪切驱动动力学,包含自洽湍流输运的全局磁流体力学(MHD)模拟支持这一看法。我们论证该动力学演化解释了 Parker Solar Probe(PSP)在初始近日点附近观测到的特征,包括磁“反转”以及部分共转且在局地阿尔文速度附近饱和的大横向速度。大尺度磁增量更多为纵向而非纬度向,这种状态不太可能起源于低日冕或以下。我们将其归因于不同程度共转引起的优先纵向速度剪切。支持证据包括与高马赫数三维可压缩 MHD 剪切驱动湍流非线性模拟的比较,该模拟复现了若干观测诊断,包括与 PSP 首次近日点附近观测定性相似的涨落特征分布。来自遥感观测、原位测量以及全局与局部模拟的证据一致性,支持如下观点:阿尔文临界区紧上方的动力学将低频等离子体湍流增强至整个已探测太阳系中常规观测到的水平。
引用
@article{arxiv.2009.06537,
title = {Shear-Driven Transition to Isotropically Turbulent Solar Wind Outside the Alfven Critical Zone},
author = {D. Ruffolo and W. H. Matthaeus and R. Chhiber and A. V. Usmanov and Y. Yang and R. Bandyopadhyay and T. N. Parashar and M. L. Goldstein and C. E. DeForest and M. Wan and A. Chasapis and B. A. Maruca and M. Velli and J. C. Kasper},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.06537},
year = {2020}
}