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由 Parker Solar Probe 观测的切换回与非切换回区间的湍流特征

空间物理 2020-12-09 v1 太阳与恒星天体物理 等离子体物理

摘要

我们利用 \emph{Parker Solar Probe}(\emph{PSP})的就地测量来分析首次太阳近距离飞越期间(覆盖 35.7R35.7R_\odot41.7R41.7R_\odot 的径向距离)太阳风湍流的特征。在我们的分析中,我们将所谓的切换回(SB)区间(折叠的磁力线)与非切换回(NSB)区间(主要遵循 Parker 螺旋场)分离开来。使用基于条件相关函数的技术,我们分别估计了 SB 和 NSB 区间中 Elsasser、磁场和体速度场的功率谱。在比较两类区间的湍流能谱时,我们发现以下特征:1)后向传播的 Elsasser 场 zz^- 的去相关长度在 NSB 区间中大于 SB 区间中的;2)SB 区间中的磁功率谱比 NSB 区间更陡,谱指数接近 -5/3,而 NSB 区间的谱指数接近 -3/2;3)SB 和 NSB 湍流都是不平衡的,其中 NSB 具有最大的交叉螺旋度;4)残余能量在 SB 区间中大于 NSB;5)所分析的涨落由 Alfv\'enic 涨落主导,这些涨落在 SB(NSB)湍流中沿 \emph{向日}(\emph{背日})方向传播。这些观测特征进一步证明 PSP 观测到的切换回与折叠磁力线相关,从而揭示了其湍流本质。

关键词

引用

@article{arxiv.2010.00936,
  title  = {Turbulence characteristics of switchbacks and non-switchbacks intervals observed by \emph{Parker Solar Probe}},
  author = {Sofiane Bourouaine and Jean C. Perez and Kristopher C. Klein and Christopher H. K. Chen and Mihailo Martinovic and Stuart D. Bale and Justin C. Kasper and Nour E. Raouafi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2010.00936},
  year   = {2020}
}

备注

Submitted to The Astrophysical Journal Letters