太阳风湍流中离子的差动动力学和加热
摘要：太阳风等离子体是由太阳冠层的外层推出的全电离和湍流气体，速度非常高，主要由质子和电子组成，少量氦核和较低比例的重离子。由于粒子碰撞几乎可以忽略不计，太阳风通常不处于热力学平衡状态。这样一个复杂的系统必须通过自洽和完全非线性模型来描述，考虑到其多种成分和湍流性质。我们使用了一个动力学杂化Vlasov-Maxwell数值代码，在未受污染的太阳风等离子体的典型条件下，重现了湍流能量级联到离子动力学尺度，目的是探索主导离子物种，即质子和α粒子的差异动力学。我们展示了不同物种对于涨落的电磁场的响应是不同的。特别是，观察到了较质子相比α粒子明显的差异加热。有趣的是，这种优先加热过程发生在离子涡度峰值附近的空间区域，以及从热力学平衡中恢复的显著偏差的地方。此外，通过将动力学模拟的输出输入到一个模拟器，可以生成“平顶”离子能谱仪的数据，我们展示了这个模拟器计划在欧洲空间局的下一次M4太空任务“湍流加热观测器”（THOR）上使用，可以提供详细的三维离子速度分布图，突出重要的非Maxwellian特征。这些结果证实了未来的太空任务将能够更深入地理解行星际介质的物理性质。
作者：F. Valentini, D. Perrone, S. Stabile, O. Pezzi, S. Servidio, R. De Marco, F. Marcucci, R. Bruno, B. Lavraud, J. De Keyser, G. Consolini, D. Brienza, L. Sorriso-Valvo, A. Retin`o, A. Vaivads, M. Salatti, P. Veltri
论文ID：1611.04802
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2016-12-21