Распределение галактических космических лучей в простейшей модели стоячей ударной волны у границ гелиосферы

Abstract

Стоячая ударная волна на границе гелиосферы моделируется в рамках двухслойной турбулентной среды, для которой средняя радиальная составляющая скорости солнечного ветра внутри гелиосферы отлична от нуля и равна нулю для внешних магнитных неоднородностей. Галактические космические лучи (ГКЛ) сильнее рассеиваются в солнечном ветре, чем в межзвездной среде. Сформулирована краевая задача для плотности, описывающей распределение ГКЛ в данной двухслойной среде. Получено ее точное аналитическое решение. Определены фазовая плотность и потоки ГКЛ во всем диапазоне энергий частиц, а также степень анизотропии ГКЛ высоких энергий. Получено качественное согласие теоретических расчетов и наблюдаемых распределений ГКЛ. В частности, в области вблизи ударной волны наблюдается увеличение концентрации частиц высокой энергии и уменьшение концентрации частиц малой энергии.

Стояча ударна хвиля на границі геліосфери моделюється у рамках двошарового турбулентного середовища, для якого середня радіальна складова швидкості сонячного вітру всередині геліосфери відмінна від нуля, а длязовнішніх магнітних неоднорідностей дорівнює нулеві. Галак тичнікосмічні промені (ГКП) сильніше розсіюються у со нячному вітрі, ніжу міжзоряному середовищі. Сформульовано гра ничну задачу длягустини, яка описує розподіл ГКП у даному дво шаровому середовищі.Отримано її точний аналітичний розв’я зок. Визначенo фазовугустину й потоки ГКП у всьому діапазоні енергій часток, а такожступінь анізотропії ГКП високих енергій. Отри ма но якісне узгодження теоретичних розрахунків і експери ментально спостере жуванихрозподілів ГКП. Зокрема, в області біля ударної хвилі спостерігається зростання концентрації часток високих енергій і спадання концентрації часток малої енергії.

The termination shock at the boundary of the heliosphere is simulated as a two-layer turbulent medium with nonzero average radial component of solar wind velocity within the heliosphere and zero one outside it. Galactic cosmic rays (GCR) there with are scattered more strongly in the solar wind than in the interstellar medium. The apropriate boundary problem for density to describe GCR propagation is stated and an exact analytical solution for it is derived. We determined the phase density and GCR streams for the whole interval of the particle’s energy and the degree of high energy GCR anisotropy. Qualitative agreement between our theoretical calculations and the experimental GCR distributions is obtained. In particular, an increase of the high energy particle density and a decrease of the low energy particle density are revealed.