混合模拟中行星际冲击波的超热质子谱
摘要：太阳系内行星间冲击是超热离子群的一种可能源，它们具有几倍于太阳风能量的离子能量。本文通过一系列三维混合模拟来研究太阳风中无碰撞冲击的影响。研究聚焦于冲击正常角$\theta_{Bn}$和冲击速度$V_s$对产生能量为几倍至几百倍于上游等离子体热能的质子的影响。$\theta_{Bn}$和$V_s$的综合效应结果显示，阿尔芬马赫数在3.0到6.0之间，快速磁声马赫数在2.5到5.0之间，代表着中度到强烈的行星间冲击。我们发现$\theta_{Bn}$在很大程度上调整质子能谱的形状，而冲击速度则控制加速效率。所有冲击都在冲击前沿加速质子，但能谱演化取决于$\theta_{Bn}$。当$\theta_{Bn} \geq 60^\circ$时，冲击在冲击前沿产生孤立的超热质子突发，而当$\theta_{Bn} \leq 45^\circ$时，冲击在冲击前产生超热质子束。当$\theta_{Bn} \geq 45^\circ$时，下游质子能谱呈指数或平滑破裂幂律形式；当$\theta_{Bn} \leq 30^\circ$时呈单一幂律形式。最强冲击下游的质子能量至少是上游等离子体热能的100倍，当$\theta_{Bn} \leq 30^\circ$时，能量最高的质子产生，而当$\theta_{Bn} \geq 60^\circ$时，产生至少是几倍于热能的质子数量最多。
作者：Matthew A. Young, Bernard J. Vasquez, Harald Kucharek, No''e Lugaz
论文ID：2004.03469
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2020-07-15