Численное моделирование потоков энергичных атомов водорода в гелиосфере с учетом многокомпонентности плазмы солнечного ветра



Numerical modeling of energetic hydrogen atom fluxes in the heliosphere for multi-component solr wind plasma

Collision of the supersonic solar wind with the local interstellar medium results in formation of a complicated interaction region. This region includes the heliospheric termination shock decelerating the solar wind flow, the heliopause -tangential discontinuity separating charged components of the solar wind and interstellar medium, and the bow shock decelerating the interstellar plasma flow. The interstellar medium is a partly ionized medium and the mean-free length of hydrogen atoms is comparable with the heliospheric size. The charge exchange between solar wind protons and interstellar hydrogen atoms leads to formation of hot population of protons. Thus the charged particles are the multi-component medium. Numerical kinetic-gasdynamic models allow to predict and explain a great number of physical effects and phenomena in the solar wind and in the local interstellar medium. In the present work in the framework of a kinetic-magnetohydrodynamic model we give interpretation of the measurements of energetic hydrogen fluxes from the outer heliospheric regions obtained at the IBEX (Interstellar Boundary Explorer) spacecraft.

Сергей Владимирович Чалов, Дмитрий Борисович Алексашов, Владислав Валерьевич Измоденов, Юрий Георгиевич Малама

Том 13, выпуск 3, 2012 год



Столкновение сверхзвукового солнечного ветра с локальной межзвездной средой приводит к образованию сложной области взаимодействия. Эта область включает гелиосферную ударную волну, на которой происходит торможение солнечного ветра, гелиопаузу - тангенциальный разрыв, разделяющий заряженные компоненты солнечного ветра и межзвездной среды, и головную ударную волну торможения набегающего потока межзвездной среды. Межзвездная среда является частично ионизованной, причем длина свободного пробега нейтральных атомов водорода сравнима с размерами гелиосферы. Перезарядка между протонами солнечного ветра и межзвездными атомами водорода приводит к образованию "горячей" популяции протонов, так что заряженные частицы представляют собой многокомпонентную среду. Численные кинетико-газодинами-ческие модели позволили предсказать и объяснить множество физических эффектов и явлений в солнечном ветре и локальной межзвездной среде. В настоящей работе на основе кинетико-магнитогидродинамической модели проводится интерпретация измерений потоков энергичных атомов водорода из удаленных областей гелиосферы, проведенных на космическом аппарате IBEX (Interstellar Boundary Explorer) в 2009-2010 гг.

Сергей Владимирович Чалов, Дмитрий Борисович Алексашов, Владислав Валерьевич Измоденов, Юрий Георгиевич Малама

Том 13, выпуск 3, 2012 год



1. Moebius E., Bzowski M., Chalov S., et al. Synopsis of the
interstellar He parameters from combined neutral gas, pickup
ion and UV scattering observations and related consequences
// Astron. Astrophys. 2004. V. 426. Pp. 897–907.
2. Баранов В.Б., Краснобаев К.В., Куликовский А.Г. Мо-
дель взаимодействия солнечного ветра с межзвездной
средой // Докл. АН СССР. 1970. Т. 194. С. 41–44.
3. Baranov V.B., Malama Yu.G. Model of the solar wind interaction
with the local interstellar medium: numerical solution
of self-consistent problem // J. Geophys. Res. 1993. Vol. 98.
Pp. 15157–15163.
4. Izmodenov V.V., Malama Y.G., Ruderman M.S., et al. Kinetic-
gasdynamic modeling of the heliospheric interface //
Space Sci. Rev. 2009. V. 146. Pp. 329–351.
5. McComas D.J., Allegrini F., Bochsler P., et al. Global observations
of the interstellar interaction from the Interstellar
Boundary Explorer (IBEX) // Science. 2009. V. 326. Pp. 959
– 962.
6. Баранов В.Б., Измоденов В.В. Модельные представления
о взаимодействии солнечного ветра со сверхзвуковым
потоком межзвездной среды. Предсказание и интерпре-
тация экспериментальных данных // Изв. АН. Сер. МЖГ.
2006. № 5. C. 19–40.
7. Malama Y.G., Izmodenov V.V., Chalov S.V. Modeling of
the heliospheric interface: multi-component nature of the heliospheric
plasma // Astron. Astrophys. 2006. V. 445.
Pp. 693–701.
8. Malama Y.G. Monte Carlo simulation of neutral atom trajectories
in the solar systems // Astrophys. Space Sci, 1991. V.
176. Pp. 21–46.
9. Chalov S.V., Alexashov D.B., McComas D., et al. Scatterfree
pickup ions beyond the heliopause as a model for the Interstellar
Boundary Explorer ribbon // Astrophys. J. 2010.
V. 716. Pp.L99–L102.