Modeling of Proton Acceleration in a Magnetic Island Inside the Ripple of the Heliospheric Current Sheet


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Crossings of the heliospheric current sheet (HCS) at the Earth’s orbit are often associated with observations of anisotropic beams of energetic protons accelerated to energies from hundreds of keV to several MeV and above. A connection between this phenomenon and the occurrence of small-scale magnetic islands (SMIs) near reconnecting current sheets has recently been found. This study shows how pre-accelerated protons can be energized additionally due to oscillations of multiple SMIs inside the ripple of the reconnecting HCS. A model of the electromagnetic field of an oscillating 3D SMI with a characteristic size of ~0.001 AU is developed. A SMI is supposed to be bombarded by protons accelerated by magnetic reconnection at the HCS to energies from ~1keV to tens of keV. Numerical simulations have demonstrated that the resulting longitudinal inductive electric fields can additionally reaccelerate protons injected into a SMI. It is shown that there is a local “acceleration” region within the island in which particles gain energy most effectively. As a result, their average escape energies range from hundreds of keV to 2 MeV and above. There is almost no particle acceleration outside the region. It is shown that energies gained by protons significantly depend on the initial phase and the place of their entry into a SMI but weakly depend on the initial energy. Therefore, low-energy particles can be accelerated more efficiently than high-energy particles, and all particles can reach the total energy limit upon their escape from a SMI. It is also found that the escape velocity possesses a strong directional anisotropy. The results are consistent with observations in the solar wind plasma.

Об авторах

O. Mingalev

Polar Geophysical Institute

Автор, ответственный за переписку.
Email: mingalev_o@pgia.ru
Россия, Apatity, 184209

O. Khabarova

Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation

Автор, ответственный за переписку.
Email: habarova@izmiran.ru
Россия, Moscow, 108840

Kh. Malova

Institute of Nuclear Physics; Space Research Institute

Email: habarova@izmiran.ru
Россия, Moscow, 119234; Moscow, 117997

I. Mingalev

Polar Geophysical Institute

Email: habarova@izmiran.ru
Россия, Apatity, 184209

R. Kislov

Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere, and Radio Wave Propagation; Institute of Nuclear Physics

Email: habarova@izmiran.ru
Россия, Moscow, 108840; Moscow, 119234

M. Mel’nik

Polar Geophysical Institute

Email: habarova@izmiran.ru
Россия, Apatity, 184209

P. Setsko

Polar Geophysical Institute

Email: habarova@izmiran.ru
Россия, Apatity, 184209

L. Zelenyi

Institute of Nuclear Physics

Email: habarova@izmiran.ru
Россия, Moscow, 119234

G. Zank

Center for Space Plasma and Aeronomic Research (CSPAR); Department of Space Science

Email: habarova@izmiran.ru
США, Huntsville, 35899; Huntsville, 35899

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2019

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».