无碰撞激波中电子加速的模拟：表面波动的影响

高能电子是行星际激波和行星弓形激波的常见特征，并且被认为是非热射电辐射（如太阳射电暴）模型的关键组成部分。我们对太阳风中典型的高马赫数、准垂直激波中的电子加速进行了模拟研究。二维自洽混合激波模拟提供了测试粒子电子所遵循的电场和磁场。研究了各种不同的激波类型、激波法向角和注入能量。当马赫数较低，或模拟配置抑制了沿磁场方向的波动时，结果与假设磁矩守恒反射（或快速费米加速）的理论一致，电子能量增益仅为2-3倍。对于高马赫数，在真实的模拟配置下，激波前沿具有动态波纹特征。相应的电子赋能截然不同：能谱显示：(1) 最大能量远高于快速费米加速；(2) 在中间能量（注入能量的2-5倍）处出现平台或缓坡区域；(3) 对于上游和下游粒子，能谱均随能量增加呈幂律下降，其斜率随着激波法向角接近垂直而减小；(4) 在比绝热反射更宽的激波法向角范围内维持通量水平。所有这些特征与观测定性吻合良好，并表明离子尺度上激波表面的动态结构产生了有效的散射，并且可能是使高马赫数激波成为有效电子加速位点的原因。