近期,中國科學院國家空間科學中心科研團隊,鑒定出帕克太陽探測器前19軌觀測中,所有穩定的冕洞太陽風、冕流太陽風、低馬赫數邊界層太陽風,并研究這些來自不同源區太陽風的波矢各向異性和方差各向異性。研究采用兩分量模型,量化冕洞和冕流太陽風的波矢各向異性特征。
觀測結果表明,在冕洞風和冕流風中,切向功率各向異性隨采樣角度增加而增強,兩分量模型結果可較好重現這一趨勢。研究根據建模結果發現,與1 au處(1 au等于地球與太陽之間的平均距離)太陽風不同,帕克太陽探測器觀測到的冕洞太陽風中,慣性區能量僅有26%與2D波動相關。但是,在冕流太陽風中,這一比例增加到45%。研究認為,隨著太陽風向1 au傳播,慣性區的各向異性串級使得能量逐漸集中于垂直波矢,導致1 au處太陽風中2D波動比例,相較于年輕太陽風顯著提升。同時,冕洞和冕流太陽風的波矢各向異性之間的差異,可能反映在日冕源區形成的各向異性波動的原始特征。
研究使用近不可壓縮磁流體動力學湍流模型,描述低馬赫數邊界層風的波矢各向異性。研究選擇近亞聲速太陽風區間以及傾斜的亞阿爾芬太陽風區間,作為低馬赫數邊界層太陽風的代表區間。模型結果顯示,在低馬赫數邊界層風的所有代表區間中,slab波動仍占主導。分析顯示,相較于1 au處,0.3 au以內的年輕太陽風均展現出更豐富的slab波動,或為探討日球層中太陽風湍流的演化提供新線索。
早期模擬工作和1 au觀測結果表明,方差各向異性與質子等離子體βp呈負相關。研究發現這一關系在0.3 au內的年輕太陽風中依然成立。方差各向異性最弱,出現在質子等離子體βp值最高的冕流太陽風中;方差各向異性最強,出現在質子等離子體βp值最低的低馬赫數邊界層太陽風中。研究認為,處于極端質子等離子體βp值條件下,冕流和低馬赫數邊界層太陽風方差各向異性差異的結果,可能揭示來自日冕源區的湍流的遺留特征。
相關研究成果發表在《天體物理雜志快報》(The?Astrophysical Journal Letters)上。
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