The results of numerical study of shock-drift acceleration of interstellar pickup protons at the heliospheric termination shock in the framework of a 3D kinetic-magtetohydrodynamic model are presented. The model takes into account reflections of the particles at the shock front due to the jump of the magnetic field. The reflections can be multiple owing to pitch-angle scattering of the protons in the upstream and downstream parts of the flow. A very important effect, which is included in the model, is variations of the magnetic field direction in a vicinity of the shock. The variations are connected with transitions the sector structure of the interplanetary magnetic field through the shock at low heliolatitudes. The advantage of the model as compared with other models is a self-consistent description of protons and interstellar hydrogen atoms, which are described kinetically and interact with protons through the charge exchange process. The results of the study allow to explain the fluxes of energetic protons (30 keV ÷ 10 MeV) measured at the Voyager-1 and Voyager-2 spacecraft after the termination shock crossing.
Numerical simulation, 3D MHD model, drift acceleration
Приводятся результаты численного исследования дрейфового ускорения межзвездных захваченных протонов на гелиосферной ударной волне в рамках трехмерной кинетико-магнитогидродинамической модели. В модели учитывается процесс отражения частиц на фронте ударной волны, связанный со скачком магнитного поля. Отражение может быть многократным из-за рассеяния протонов по питч-углу в областях перед и за фронтом ударной волны. Очень важным моментом является учет вариаций направления магнитного поля в окрестности ударной волны, связанных с прохождением секторной структуры межпланетного магнитного поля через фронт на малых гелиоширотах. Существенное преимущество модели по сравнению с имеющимися на данный момент – это самосогласованной описание протонов и межзвездных атомов водорода, которые описываются на кинетическом уровне и взаимодействуют с протонами посредством процесса перезарядки. Результаты исследования позволяют объяснить потоки энергичных протонов (30 кэВ – 10 МэВ), измеренных на космических аппаратах Вояджер-1 и Вояджер-2 после пересечения ими гелиосферной ударной волны.
Численное моделирование, дрейфовое ускорение межзвездных захваченных протонов на гелиосферной ударной волне, трехмерная кинетико-магнитогидродинамическая модель
