太阳不断从日冕向外发射出大量的带电粒子，速度达到每秒几百到几千千米，被称为太阳风。电子是太阳风等离子体中重要的组成部分，尽管质量较小，但在太阳风的动理学演化过程中起着重要的作用。电子的物理信息由电子的速度分布函数（Velocity Distribution Function, VDF）携带。观测显示，太阳风中电子的速度分布函数普遍不是热平衡状态下的麦克斯韦分布，而是由三个在形态、能量范围等特征上显著不同的组份构成：一个麦克斯韦的核（core）、一个超热的晕（halo）和一个与磁场方向高度平齐的束流（strahl）。
通过将库伦碰撞和哨声波的波-粒相互作用引入到Fokker– Planck方程，研究人员构建了一个太阳风电子的动理学输运模型，用以研究太阳风电子在超热（suprathermal）能量范围内的性质和电子速度分布函数从日冕到地球附的径向演化特征。其中，库伦碰撞算子描述了电子与作为背景的电子和质子之间的相互作用。波-粒相互作用的扩散系数具有完整的3X3张量形式，使得模型能够更全面地描述哨声波对电子速度分布函数的动理学影响。
图 1：0.3 AU处日向电子缺失的数值结果
该模型的数值结果很好地解释了最近由帕克太阳探测器（PSP）在0.3 AU以内首次发现的电子速度分布函数的日向电子缺失（sunward electron deficit）现象。电子速度分布函数在低速时低于麦克斯韦核拟合的缺失部分由库仑碰撞造成，在高速时高于麦克斯韦核拟合值的超出部分则由强的哨声波的波-粒相互作用产生。
该论文发表于The Astrophysical Journal，第一作者为唐勃峰博士，2023年12月从美国阿拉巴马大学亨茨维尔分校（The University of Alabama in Huntsville, UAH）引进回空间中心，现为天气室日冕与行星际研究室冯学尚老师团队成员。合作者包括：UAH的Laxman Adhikari博士、Gary P. Zank教授（美国科学院院士）和Haihong Che教授。审稿人评价：“it considers an advanced kinetic (fundamental) model to explain a series of in-situ observations.”，“ Such models are certainly of great interest for understanding the dynamics of space plasmas…”
论文链接：
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad28c3