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Plasma properties, switchback patches, and low α-particle abundance in slow Alfvénic coronal hole wind at 0.13 au
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.7 ) Pub Date : 2021-08-05 , DOI: 10.1093/mnras/stab2281
Thomas Woolley 1 , Lorenzo Matteini 1 , Michael D McManus 2 , Laura Berčič 3 , Samuel T Badman 2, 4 , Lloyd D Woodham 1 , Timothy S Horbury 1 , Stuart D Bale 2, 4 , Ronan Laker 1 , Julia E Stawarz 1 , Davin E Larson 4
Affiliation  

The Parker Solar Probe (PSP) mission presents a unique opportunity to study the near-Sun solar wind closer than any previous spacecraft. During its fourth and fifth solar encounters, PSP had the same orbital trajectory, meaning that solar wind was measured at the same latitudes and radial distances. We identify two streams measured at the same heliocentric distance (∼0.13 au) and latitude (∼–$3{_{.}^{\circ}}5$) across these encounters to reduce spatial evolution effects. By comparing the plasma of each stream, we confirm that they are not dominated by variable transient events, despite PSP’s proximity to the heliospheric current sheet. Both streams are consistent with a previous slow Alfvénic solar wind study once radial effects are considered, and appear to originate at the Southern polar coronal hole boundary. We also show that the switchback properties are not distinctly different between these two streams. Low α-particle abundance (∼0.6 per cent) is observed in the encounter 5 stream, suggesting that some physical mechanism must act on coronal hole boundary wind to cause α-particle depletion. Possible explanations for our observations are discussed, but it remains unclear whether the depletion occurs during the release or the acceleration of the wind. Using a flux tube argument, we note that an α-particle abundance of ∼0.6 per cent in this low-velocity wind could correspond to an abundance of ∼0.9 per cent at 1 au. Finally, as the two streams roughly correspond to the spatial extent of a switchback patch, we suggest that patches are distinct features of coronal hole wind.

中文翻译:

0.13 au 的慢 Alfvénic 日冕洞风中的等离子体特性、折返斑块和低 α 粒子丰度

帕克太阳探测器 (PSP) 任务提供了一个独特的机会,可以比以前的任何航天器更近距离地研究近太阳太阳风。在第四次和第五次太阳相遇期间,PSP 具有相同的轨道轨迹,这意味着太阳风是在相同的纬度和径向距离处测量的。我们确定了在这些相遇中以相同的日心距离 (∼0.13 au) 和纬度 (∼–$3{_{.}^{\circ}}5$) 测量的两条流,以减少空间演化效应。通过比较每个流的等离子体,我们确认它们不受可变瞬态事件的支配,尽管 PSP 靠近日球层电流片。一旦考虑到径向效应,这两条流都与先前的慢速阿尔芬太阳风研究一致,并且似乎起源于南极日冕洞边界。我们还表明,这两个流之间的折返属性没有明显不同。在遭遇 5 流中观察到低 α 粒子丰度(~0.6%),这表明某些物理机制必须作用于日冕洞边界风以导致 α 粒子耗尽。讨论了我们观察到的可能解释,但尚不清楚消耗是在释放期间发生还是在风加速期间发生。使用通量管参数,我们注意到在这种低速风中 0.6% 的 α 粒子丰度可能对应于 1 au 时 0.9% 的丰度。最后,由于这两个流大致对应于折返斑块的空间范围,我们认为斑块是日冕洞风的不同特征。在遭遇 5 流中观察到低 α 粒子丰度(~0.6%),这表明某些物理机制必须作用于日冕洞边界风以导致 α 粒子耗尽。讨论了我们观察到的可能解释,但尚不清楚消耗是在释放期间发生还是在风加速期间发生。使用通量管参数,我们注意到在这种低速风中 0.6% 的 α 粒子丰度可能对应于 1 au 时 0.9% 的丰度。最后,由于这两个流大致对应于折返斑块的空间范围,我们认为斑块是日冕洞风的不同特征。在遭遇 5 流中观察到低 α 粒子丰度(~0.6%),这表明某些物理机制必须作用于日冕洞边界风以导致 α 粒子耗尽。讨论了我们观察到的可能解释,但尚不清楚消耗是在释放期间发生还是在风加速期间发生。使用通量管参数,我们注意到在这种低速风中 0.6% 的 α 粒子丰度可能对应于 1 au 时 0.9% 的丰度。最后,由于这两个流大致对应于折返斑块的空间范围,我们认为斑块是日冕洞风的不同特征。讨论了我们观察到的可能解释,但尚不清楚消耗是在释放期间发生还是在风加速期间发生。使用通量管参数,我们注意到在这种低速风中 0.6% 的 α 粒子丰度可能对应于 1 au 时 0.9% 的丰度。最后,由于这两个流大致对应于折返斑块的空间范围,我们认为斑块是日冕洞风的不同特征。讨论了我们观察到的可能解释,但尚不清楚消耗是在释放期间发生还是在风加速期间发生。使用通量管参数,我们注意到在这种低速风中 0.6% 的 α 粒子丰度可能对应于 1 au 时 0.9% 的丰度。最后,由于这两个流大致对应于折返斑块的空间范围,我们认为斑块是日冕洞风的不同特征。
更新日期:2021-08-05
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