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_switchbacks_之解释:超帕克场——亚帕克螺旋的另一面

太阳与恒星天体物理 2021-03-17 v1 等离子体物理 空间物理

摘要

我们为帕克太阳探测器观测到的太阳风中switchbacks及其相关的大幅单向横向流的来源提供了一个简单的几何解释。先前由Ulysses、ACE和STEREO观测到的日球磁场更具径向性的亚帕克螺旋结构,形成于稀疏区内:此处足点在太阳上从快风源区向慢风源区运动,造成了横跨太阳风速剪切的磁场线连接。反之,当足点从慢风源区移向更快的风时,便形成超帕克螺旋场结构:在阿尔文临界点以下,发展出单向的横向沿磁场流;在阿尔文临界点以上,场结构在相邻太阳风流动间收缩,径向场分量随离日距离增大而减小,最终反转成switchback。亚帕克与超帕克螺旋在功能上表现为对立面。帕克太阳探测器的观测证实了稀疏区内switchbacks的稀少,而在这些稀疏区之外我们立即观测到众多与太阳风速突变直接相关的磁场switchbacks。磁场径向分量、速度梯度、径向阿尔文速度、以及声速与径向阿尔文速度之比,分别符合基于稀疏区内亚帕克螺旋和太阳风速增强(尖峰或喷流)内超帕克螺旋的预测。关键的是,与超帕克螺旋相关的预测自然解释了所观测到的switchbacks伴随意外大幅且单向的切向流这一现象。

关键词

引用

@article{arxiv.2102.03696,
  title  = {Switchbacks Explained: Super-Parker Fields -- the Other Side of the Sub-Parker Spiral},
  author = {N. A. Schwadron and D. J. McComas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2102.03696},
  year   = {2021}
}

备注

21 pages, 6 Figures, In Press at ApJ