Study of the solar wind multicomponent structure and its variations in interaction regions

Abstract

The solar wind is a multicomponent plasma consisting of protons, electrons, and smaller amounts of heavy ions. Often, two proton populations moving different speeds occur simultaneously. The more abundant one is called the proton core and the less abundant one the proton beam. Among the ions heavier than protons, α particles (fully ionized helium) are the only species that significantly affect the solar wind dynamics and thermodynamics due to their highest abundance. The differences between the proton and α particle parameters are often used to identify the source regions of solar wind streams. However, the stream interactions and other processes can change mutual rela- tions between the solar wind components. The less abundant but important components (α particles and proton beam) can thus serve as probes of those processes. The aim of the thesis is to study their contribution to variations of the solar wind and winds perturbed by stream interactions. To contribute to these topics, both statistical and case studies of the spacecraft observations at distances 0.3 to 1 AU from the Sun were performed. This required a reprocessing of the Helios measurements to obtain not only the parameters of the dominant proton core, but also the proton beam and α particle parameters. We found a connection between the proton...

Sluneční vítr je vícesložkové plazma složené z protonů, elektronů a menšího množství těžkých iontů. Často se současně vyskytují dvě různě rychlé populace protonů. Ta s větším zastoupením je nazývána protonové jádro a druhá protonový svazek. α částice (plně ionizované helium) jsou nejvíce zastoupená populace iontů těžších než protony, a proto jako jediné z nich významně ovlivňují dynamiku slunečního větru. Relativní vlastnosti α částic vztažené vůči protonům se často používají při identifikaci zdrojové oblasti slunečního větru. Vzájemná interakce různě rychlých proudů slunečního větru a další procesy však mohou měnit vztahy mezi složkami slunečního větru. Méně zastoupené ale důležité složky slunečního větru (α částice a protonový svazek) tak mohou sloužit i jako sondy těchto procesů. Hlavním cílem předložené práce je studovat jejich vliv na vývoj a změny neporušeného slunečního větru a větru narušeného vzájemnými interakcemi. Prováděli jsme statistické i případové studie družicových dat měřených ve vzdálenostech 0,3 až 1 AU od Slunce. K tomu bylo třeba znovu zpracovat měření družic Helios, aby bylo možné získat nejen parametry protonového jádra, ale také parametry protonového svazku a α částic. Nalezli jsme nové vzájemné vazby mezi protonovým svazkem a α částicemi. Dále jsme zjistili, že geometrie...