关于日球高能粒子介绍

[拼音]：riqiu gaoneng lizi

[外文]：heliospheric energetic particles

日球空间的等离子体过程，其中主要是激波加速所形成的高能粒子。它们的能量范围，就核子而言，一般在数千电子伏至20兆电子伏之间，因此，属于宇宙线的低能部分。

太阳耀斑等日冕瞬变活动能在行星际空间激发行进激波。这种行进激波能对低能太阳宇宙线甚至太阳风粒子进行加速，在邻近激波的空间区域形成高能粒子增强事件。这种事件常发生在太阳宇宙线事件的后期，并与磁暴急始和银河宇宙线福布希下降，即宇宙线暴同时发生，因此又称为高能暴粒子事件。(见太阳宇宙线、宇宙线太阳调制)。核子能量在0.3兆电子伏以上的粒子主要是激波对太阳宇宙线的低能粒子进行再加速的结果，它们分布在激波附近，并能延伸至激波前面的上游空间区域;能量在0.3兆电子伏以下的粒子则主要是激波对太阳风粒子加速的结果，它们出现在激波附近及激波后面的下游空间区域。粒子能量愈低，加速作用愈有效，因此行进激波粒子事件的能谱比太阳宇宙线更陡，随着能量的降低，能谱与太阳风的能谱相衔接。

太阳风高速流在日球空间追上前面的太阳风低速流，形成前部压缩粒子密度加大、后部稀疏的相互作用区。随着离太阳距离的增大，压缩区的前边缘会演化成向前传播的激波，和向稀疏区传播的反向激波以及各种等离子体波动。太阳风粒子在此相互作用区内可以加速至兆电子伏能级。由于太阳冕洞是比较稳定的，相互作用区、激波及其加速粒子均随太阳一起旋转而具有27天重现性，因此分别称为共转相互作用区、共转激波及共转高能粒子。共转高能粒子的能谱是速度的指数谱，它的强度随与太阳的距离增加而增强，峰值出现在3～5天文单位距离处。

太阳风与行星磁场相互作用形成行星磁层，在行星际空间与行星磁层之间形成一包围行星的弓形驻激波，即弓激波。有一部分太阳风粒子受到弓激波的加速，并沿行星际磁力线重新返回至行星际空间弓激波前的上游区。这些粒子又与太阳风相互作用，激发出各种类型的等离子体波，使其又得到进一步加速，从而形成行星弓激波上游粒子。在地球附近这种粒子的成分与太阳风相近，但能谱及方向则有显著差异，离子能量可从太阳风能量到 400千电子伏。这种地球弓激波上游粒子一直可延伸到离地球约 200个地球半径的行星际空间。

当核子动能低于50兆电子伏时，有一种与银河宇宙线成分和能谱不同的异常宇宙线。它们的氧成分异常丰富，约为碳的5～10倍；氦、氮、氖等成分也有异常。它们的能谱比较平坦，谱指数小于20。它们的强度也有27天和11年周期变化，但幅度都超过银河宇宙线的调制变化。在太阳活动极大年，太阳极区磁场的极性反转，这种异常宇宙线趋于消失。它们的强度随离太阳距离和距黄道纬度的增大而增加，经向空间梯度超过银河宇宙线，这种粒子既不是来自太阳也不是起源于银河。有人认为，它们来源于邻近太阳系的星际粒子源；也有人主张是星际中性气体进入太阳系后被电离加速的结果；还有人提出它们是太阳极区的太阳风与星际气体相互作用形成的日球终端激波对粒子加速的结果。