A Numerical Study of the Effects of Corotating Interaction Regions on Cosmic-Ray Transport
A Numerical Study of the Effects of Corotating Interaction Regions on Cosmic-Ray Transport
复制标题
共转相互作用区域对宇宙线输运影响的数值研究
DOI：
10.3847/1538-4357/aba7b5
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发表时间：
2020-08
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Galina Bazilevskaya
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xi Luo;Ming Zhang;Xueshang Feng;Marius S Potgieter;Fang Shen;Galina Bazilevskaya
银河宇宙线（GCR）的强度在不同的时间尺度上受到太阳活动的调制。在这项研究中，我们进行了全面的数值模拟的太阳旋转经常性变化的GCR所造成的一个共转相互作用区（CIR）。本文采用一个新发展的磁流体动力学数值模式，模拟了日球层内具有CIR结构的背景太阳风等离子体。对于27 ~ 80 Au的外层等离子体背景，采用帕克行星际磁场模型。这些等离子体和磁场模型的输出被纳入一个全面的帕克型运输模型GCR。银河系质子的本地星际光谱传输到80 Au，指定的外边界条件。研究CIR效应的混合模型的解如下：（1）CIR内GCR强度下降的起始点与太阳风速度的增加相一致，太阳风速度的增加伴随着磁场和等离子体密度的增加。此外，CIR效应随着日心径向距离的增加而减弱。(2)GCR强度的这种降低也出现在不同的日纬度上，并随纬度的变化而变化; GCR低压的振幅在低纬度地区出现最大值。(3)CIR也影响不同能级的GCR运输。仔细的分析表明，在30-2000兆电子伏的范围内，经常性的GCR变化的幅度的特定的能量依赖。
The intensity of galactic cosmic rays (GCRs) is modulated by solar activity on various timescales. In this study, we performed comprehensive numerical modeling of the solar rotational recurrent variation in GCRs caused by a corotation interaction region (CIR). A recently developed magnetohydrodynamic numerical model is adapted to simulate the background solar wind plasma with a CIR structure present in the inner heliosphere. As for the outer heliospheric plasma background, from 27 to 80 au, the Parker interplanetary magnetic field model is utilized. The output of these plasma and magnetic field models is incorporated into a comprehensive Parker-type transport model for GCRs. The local interstellar spectrum for galactic protons is transported to 80 au, specifying the outer boundary condition. The obtained solutions of this hybrid model, for studying the CIR effect, are as follows: (1) the onset of the decrease in the GCR intensity inside the CIR coincides with the increase of the solar wind speed with the intensity depression accompanied by a magnetic field and plasma density enhancement. Additionally, the CIR effect weakens with increasing heliocentric radial distance. (2) This decrease in GCR intensity also appears at different heliolatitudes and varies with changing latitude; the amplitude of the GCR depression exhibits a maximum in the low-latitude region. (3) The CIR affects GCR transport at different energy levels as well. Careful analysis has revealed a specific energy dependence of the amplitude of the recurrent GCR variation in the range of 30–2000 MeV.
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