Particle acceleration and transport in reconnecting twisted loops in a stratified atmosphere
Particle acceleration and transport in reconnecting twisted loops in a stratified atmosphere
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分层大气中重新连接扭曲环路时的粒子加速和传输
DOI：
10.1051/0004-6361/201321715
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发表时间：
2014
影响因子：
6.5
通讯作者：
Gordovskyy M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gordovskyy M
扭曲的日冕环在日冕中应该是普遍存在的。扭曲的磁场包含多余的磁能，它可以在磁重联过程中释放，导致太阳flares.aimsThe这项工作的目的是调查磁重联，粒子加速和扭结不稳定的扭曲日冕环的运输，重点是电阻率，环的几何形状和大气层结的影响。另一个目的是执行前向建模的韧致辐射发射和确定硬X射线sources.MethodsWe使用磁流体动力学（MHD）和测试粒子的方法相结合的结构。首先，利用电阻性MHD模型，考虑了大气层结和冕环曲率的影响，讨论了扭折冕环的演化。然后，得到的电场和磁场和密度分布被用来计算电子和质子的轨迹，使用一个指导中心近似，考虑到库仑collision.ResultsIt示出，电场在扭曲的日冕循环可以有效地加速质子和电子的能量高达10兆电子伏。高能粒子具有坚硬的、接近幂律的能谱。高能粒子占据的体积表现出径向膨胀，这导致可见硬X射线环的膨胀和硬X射线足点面积的逐渐增加。合成的硬X射线辐射揭示了强的足点源和扩展的日冕源，其强度强烈依赖于日冕环密度。
ContextTwisted coronal loops should be ubiquitous in the solar corona. Twisted magnetic fields contain excess magnetic energy, which can be released during magnetic reconnection, causing solar flares.AimsThe aim of this work is to investigate magnetic reconnection, and particle acceleration and transport in kink-unstable twisted coronal loops, with a focus on the effects of resistivity, loop geometry and atmospheric stratification. Another aim is to perform forward-modelling of bremsstrahlung emission and determine the structure of hard X-ray sources.MethodsWe use a combination of magnetohydrodynamic (MHD) and test-particle methods. First, the evolution of the kinking coronal loop is considered using resistive MHD model, incorporating atmospheric stratification and loop curvature. Then, the obtained electric and magnetic fields and density distributions are used to calculate electron and proton trajectories using a guiding-centre approximation, taking into account Coulomb collisions.ResultsIt is shown that electric fields in twisted coronal loops can effectively accelerate protons and electrons to energies up to 10 MeV. High-energy particles have hard, nearly power-law energy spectra. The volume occupied by high-energy particles demonstrates radial expansion, which results in the expansion of the visible hard X-ray loop and a gradual increase in hard X-ray footpoint area. Synthesised hard X-ray emission reveals strong footpoint sources and the extended coronal source, whose intensity strongly depends on the coronal loop density.
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影响因子：
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作者：
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M. Gordovskyy;V. Zharkova;Y. Voitenko;M. Goossens
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--
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M. Gordovskyy
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通讯作者：
V. Archontis;K. Tsinganos;C. Gontikakis