Kinetic theory of the electron strahl in the solar wind
Kinetic theory of the electron strahl in the solar wind
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太阳风中电子斯特拉尔的动力学理论
DOI：
10.1093/mnras/stz2378
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发表时间：
2019
影响因子：
4.8
通讯作者：
Horaites, Konstantinos
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Boldyrev, Stanislav;Horaites, Konstantinos
我们发展了一个动力学理论的电子strahl，一束高能电子从太阳传播沿着帕克螺旋形的磁场线。假设麦克斯韦电子分布函数在近太阳区域的等离子体是碰撞，我们推导出在更大的日光层距离的strahl分布函数。我们认为两个最重要的机制，扩大strahl：库仑碰撞和相互作用与斜环境哨声湍流（异常扩散）。我们提出，这些机制是重要的能量制度是分开的一个近似的阈值，;对于电子动能strahl宽度主要是由库仑碰撞，而forby与哨声的相互作用。库仑展宽随着电子能量的增加而减小;相反，哨声主导的展宽随着能量的增加而增加，并且它可以导致高能电子的有效各向同性和电子晕的形成。阈值能量在离太阳较近的区域相对较高，随着距离的增加逐渐减小，这意味着在较大的日球层距离上，异常扩散变得越来越重要。在1 Au处，我们估计能量阈值约为。
We develop a kinetic theory for the electron strahl, a beam of energetic electrons which propagate from the sun along the Parker-spiral-shaped magnetic field lines. Assuming a Maxwellian electron distribution function in the near-sun region where the plasma is collisional, we derive the strahl distribution function at larger heliospheric distances. We consider the two most important mechanisms that broaden the strahl: Coulomb collisions and interactions with oblique ambient whistler turbulence (anomalous diffusion). We propose that the energy regimes where these mechanisms are important are separated by an approximate threshold,; for the electron kinetic energiesthe strahl width is mostly governed by Coulomb collisions, while forby interactions with the whistlers. The Coulomb broadening decreases as the electron energy increases; the whistler-dominated broadening, on the contrary, increases with energy and it can lead to efficient isotropization of energetic electrons and to the formation of the electron halo. The threshold energyis relatively high in the regions closer to the sun, and it gradually decreases with the distance, implying that the anomalous diffusion becomes progressively more important at large heliospheric distances. At 1 au, we estimate the energy threshold to be about.
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