The multi-fluid pressures downstream of the solar wind termination shock
The multi-fluid pressures downstream of the solar wind termination shock
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太阳风终止激波下游的多流体压力
DOI：
10.1051/0004-6361/201322262
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发表时间：
2013
影响因子：
6.5
通讯作者：
Siewert
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
H.-J. ;Siewert
在本文中，我们考虑一个多流体等离子体，描述了上游太阳风在其通过太阳风终端激波。在一个方面，在冲击的等离子体反应像一个由单一的压缩比描述的联合流体。该比率取决于磁流体动力学（MHD）等离子体的所有上游和下游压力。在另一个方面，在其下游特性的区别等离子体流体显示流体特定的反应，我们描述通过使用额外的动力学信息的等离子体成分，如刘维尔定理，典型的粒子不变量的守恒，和物种特异性的电击斜坡的影响。从而得到了下游区域分离流体质点的分布函数及其相应的速度矩，特别是分离流体压力。我们发现，不同形式的不同的流体压力取决于激波压缩比和上游磁场和激波表面法线之间的倾斜角。下游的主导压力与拾取质子和太阳风电子有关，一个在某些特定的激波条件下占主导地位，另一个在某些其他激波条件下占主导地位。由于太阳风质子和拾取质子的下游分布在速度空间中部分重叠，我们以联合Kappa分布的形式寻找联合质子总数的联合分布，并发现相关的Kappa指数和“高斯速度宽度”是拾取离子丰度、联合压缩比和倾斜角的函数。由于强烈加热的电子，下游等离子体的能量/质量密度比与迄今为止所预期的完全不同。这也可能暗示为什么旅行者看到的日鞘等离子体流线与迄今为止所有的MHD模拟不同。
In this paper we consider a multi-fluid plasma that describes the upstream solar wind at its passage over the solar wind termination shock. In one respect, the plasma at the shock reacts like a joint fluid that is described by a single compression ratio. This ratio depends on all upstream and downstream pressures of the magnetohydrodynamic (MHD) plasma. In another respect, the distinguished plasma fluids in their downstream properties show fluid-specific reactions, thet we describe by using additional kinetic information on the plasma constituents, such as the Liouville theorem, the conservation of typical particle invariants, and the species-specific influence of the electric shock ramp. We thus obtain the resulting distribution functions of the seperate fluid particles and their associated velocity moments for the downstream region, especially their separate fluid pressures. We show that the different fluid pressures in different forms depend on the shock compression ratio and on the tilt angle between the upstream magnetic field and the shock surface normal. The dominant downstream pressures are connected with the pick-up protons and with the solar wind electrons, one dominating under some given shock conditions, the other dominating under some other shock conditions. Since the downstream distributions of solar wind protons and pick-up protons partly overlap in velocity space, we look for a joint distribution of the joint proton population in the form of a joint Kappa distribution and find that the associated Kappa index and the “Gaussian velocity width” are functions of the pick-up ion abundance, of the joint compression ratio, and of the tilt angle. Owing to the strongly heated electrons the energy-per-mass density ratio of the downstream plasma turns out to be fairly different from all that was expected up to now. This might also give a hint as to why the heliosheath plasma flow lines seen by Voyagers are different from all MHD simulations so far.
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