利用地球和火星观测对太阳高能粒子上升时间的统计分析及对粒子输运参数的约束
空间物理
2026-05-05 v1
摘要
太阳高能粒子（SEP）在行星际空间的传播受到太阳风湍流的调制，湍流通过散射过程显著影响粒子扩散和能量演化。基于绝对通量测量的传统分析在区分源加速和后续输运方面存在固有困难，而诸如起始时间和峰值时间等时间特征受此影响较小，更适合研究SEP输运。本研究利用地球和火星的多卫星观测，建立了不同能量下SEP事件上升时间之间的统计关系。我们使用了2020年11月至2025年3月期间SOHO/ERNE和天问一号/MEPA的数据，在1 AU处选择了75个SEP事件，在火星附近选择了58个。对于每个能量范围，通过线性拟合确定起始时间，通过滑动中值滤波器结合Savitzky-Golay平滑提取峰值时间；两者之差即为SEP上升时间。与纯扩散方程预测相比，我们检验了地球和火星处上升时间的统计行为。尽管存在事件选择的不确定性，SEP上升时间与能量之间遵循清晰的幂律关系。火星处较平坦的幂律表明，随着太阳距离的增加，能量依赖性减弱。利用这些经验关系，我们在平行扩散模型内约束了平行平均自由程的刚性依赖性。我们的结果表明，火星处的湍流散射趋近于刚性无关状态，反映了从地球到火星湍流演化为耗散主导状态的过程。
引用
@article{arxiv.2605.01437,
title = {Statistical analysis of solar energetic particle rise times using Earth and Mars observations and constraints on particle transport parameters},
author = {Yihang Cao and Jingnan Guo and Yuming Wang and Zhuxuan Zou and Yongjie Zhang and Cunhui Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.01437},
year = {2026}
}
备注
accepted by A&A