The residence-time of Jovian electrons in the inner heliosphere
The residence-time of Jovian electrons in the inner heliosphere
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木星电子在内日光层的停留时间
DOI：
10.1051/0004-6361/201936897
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发表时间：
2020
影响因子：
6.5
通讯作者：
Herbst
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Engelbrecht;Strauss;Herbst
木星电子在内日球层中的测试粒子分布中起着重要作用。它们在过去曾被广泛用于研究宇宙射线在内日光层中的(扩散)传输。随着对木星源函数的新限制，即木星磁层外的粒子强度，以及一组新的在1AU处针对源和观测者之间磁连接良好和差的情况的现场观测，我们重新审视了一些早期的模拟。目的我们的目标是找到可以用于模拟6 MeV木星电子在内日光层中传播的最佳数值设置。利用这一装置，我们进一步研究了木星与地球上的观测者(1AU)之间不同磁连接水平下这些粒子的停留(传播)时间。方法利用基于随机微分方程组的改进的木星电子传播模型，计算了不同模型参数下的木星电子强度。结果通过与现场观测的比较，我们得到了适合于研究6 MeV木星电子在内日光层中传播的输运参数。此外，利用这些值，我们发现现有文献中所采用的计算停留时间的方法不适合解释为物理粒子的传播时间。这是由于概率分布的权重不正确。我们应用了一种新的方法，其中每个伪粒子的结果根据其产生的相空间密度(即它所代表的物理粒子的数量)进行加权。因此，我们得到了更可靠的传播时间估计。
ContextJovian electrons serve an important role in test-particle distribution in the inner heliosphere. They have been used extensively in the past to study the (diffusive) transport of cosmic rays in the inner heliosphere. With new limits on the Jovian source function, that is, the particle intensity just outside the Jovian magnetosphere, and a new set of in-situ observations at 1 AU for cases of both good and poor magnetic connection between the source and observer, we revisit some of these earlier simulations.AimsWe aim to find the optimal numerical set-up that can be used to simulate the propagation of 6 MeV Jovian electrons in the inner heliosphere. Using such a setup, we further aim to study the residence (propagation) times of these particles for different levels of magnetic connection between Jupiter and an observer at Earth (1 AU).MethodsUsing an advanced Jovian electron propagation model based on the stochastic differential equation approach, we calculated the Jovian electron intensity for different model parameters. A comparison with observations leads to an optimal numerical setup, which was then used to calculate the so-called residence (propagation) times of these particles.ResultsThrough a comparison with in-situ observations, we were able to derive transport parameters that are appropriate for the study of the propagation of 6 MeV Jovian electrons in the inner heliosphere. Moreover, using these values, we show that the method of calculating the residence time applied in the existing literature is not suited to being interpreted as the propagation time of physical particles. This is due to an incorrect weighting of the probability distribution. We applied a new method, where the results from each pseudo-particle are weighted by its resulting phase-space density (i.e. the number of physical particles that it represents). We thereby obtained more reliable estimates for the propagation time.
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