Теория локальных и глобальных процессов, влияющих на электроны солнечного ветра, 1. Происхождение типичных функций распределения скоростей на расстоянии 1 а.е.—теория стационарного состояния

Представлена новая подробная кинетическая теория электронов из первых принципов, которая не является ни классическим гидродинамическим описанием, ни экзосферным расчётом. Эта теория демонстрирует глобальные и локальные свойства расширения солнечного ветра, формирующие наблюдаемые особенности функции распределения электронов fₑ, такие как её бифуркация, асимметрия и дифференциальные температуры тепловой и сверхтепловой субпопуляций. Наш подход основан на уравнении Больцмана и учитывает влияние кулоновских столкновений посредством столкновительного оператора Крука, без привлечения волново-частичных эффектов. Мы заключаем, что кулоновские столкновения определяют состав и форму fₑ как в тепловом (E < kT), так и в сверхтепловом (E > kT) энергетических режимах. Установлено, что электроны с E > 7kT образуют особую субпопуляцию сверхтепловых электронов с точки зрения кулоновских столкновений; мы называем их экстратепловыми электронами. Электроны тепловой части fₑ претерпевают приблизительно 10–20 кулоновских столкновений, сопровождающихся суммарной передачей импульса, на пути к наблюдателю на расстоянии 1 а.е.; поэтому эта популяция сильнее отличается от свойств корональных электронов, чем сверхтепловая популяция. Последняя сохраняет выраженную память о корональных условиях, поскольку её электроны претерпевают лишь несколько столкновений с передачей импульса. Тепловая популяция находится в наиболее тесном столкновительном контакте с локальной динамикой солнечного ветра, включая сжатия и разрежения. Сверхтепловая часть fₑ определяется кулоновскими столкновительными взаимодействиями с распределением вещества солнечного ветра на радиальных масштабах, простирающихся вплоть до самой гелиопаузы. В этом отношении сверхтепловая часть fₑ реагирует на последствия глобальной динамики расширения солнечного ветра. Мы показываем, что эта субпопуляция представляет собой ослабленный остаток столкновительных популяций, существовавших в глубоких слоях короны (1,03–10 Rₛ), перераспределённый вследствие многократного кулоновского рассеяния по углам тангажа вдоль магнитно открытых силовых линий. Сверх...