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太阳风中超热strahl电子的稳定性

空间物理 2021-10-14 v2 太阳与恒星天体物理 等离子体物理

摘要

我们对由麦克斯韦核与沿磁场方向的strahl(一种从太阳向外传播的超热电子束)组成的太阳风电子分布函数进行了动力学稳定性分析。我们所采用的电子strahl分布函数是通过弱碰撞漂移动力学方程求解得到的,代表了受库仑碰撞影响但未被湍流可能引起的增宽所改变的strahl。该分布函数本质上非麦克斯韦分布,并随日球层距离变化。稳定性分析使用Vlasov-Maxwell线性求解器LEOPARD完成。我们发现,根据日球层距离的不同,核-strahl电子分布在较宽的传播角度范围内,相对于向阳传播的动力学阿尔文波、磁声波和哨声波模式变得不稳定。不稳定模式的波数接近离子惯性尺度,且不稳定性首次出现的径向距离约为1 AU。然而,我们未检测到由超热strahl电子的共振波相互作用所驱动的任何不稳定性。相反,观测到的不稳定性是由电子与离子核之间的相对漂移触发的,该漂移在太阳风参考系(离子参考系)中为维持零电流所必需。与通过平移麦克斯韦分布建模的strahl分布不同,作为动力学方程解得到的电子strahl是稳定的。我们的结果与基于更受限的电子strahl解的先前研究一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.08127,
  title  = {Stability of superthermal strahl electrons in the solar wind},
  author = {Jack M. Schroeder and Stanislav Boldyrev and Patrick Astfalk},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.08127},
  year   = {2021}
}

备注

8 pages, 6 figures. Accepted by Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Removed references from abstract, added references in body. Other minor editorial changes