¿Cuál es la diferencia entre la velocidad a granel y la velocidad térmica en el plasma de viento solar?

Piensa en la atmósfera de la Tierra. En un día tranquilo, las partículas en el aire se mueven; tienen una temperatura que, para nuestros propósitos, es una medida de la energía cinética promedio de las partículas y, por lo tanto, de su velocidad promedio. Podemos pensar en la velocidad térmica como la velocidad de las partículas individuales debido a su energía cinética.

Ahora digamos que las cosas se ponen ventosas. Ahora tienes paquetes de aire moviéndose más rápido en una dirección dada. La velocidad a granel es la velocidad de esta brisa en su conjunto, sin tener en cuenta el movimiento de cada partícula.

La analogía es válida para el viento solar. Un grupo como un todo tiene una cierta velocidad, cuya magnitud es la velocidad a granel. Dentro de ese grupo, las partículas individuales se mueven a diferentes velocidades según su especie; estas son las velocidades térmicas.

¿Cuál es la diferencia entre la velocidad a granel y la velocidad térmica en el plasma de viento solar?

La respuesta corta es que el primero es el primer momento de velocidad de la función de distribución de velocidad de partículas (por ejemplo, Maxwellian ) y el último se deriva del segundo momento de velocidad.

Escribí una explicación detallada de las distintas velocidades del sonido en el espacio en https://physics.stackexchange.com/a/179057/59023 .

en el plasma del viento solar, diferentes especies tienen una velocidad térmica diferente, pero todas tienen la misma velocidad a granel.

En realidad, esto no es del todo cierto. En general, encontramos que el viento solar, en promedio, satisface la llamada condición de corriente cero dada por:

$$\sum_{s} \ q_{s} \ n_{s} \mathbf{v}_{s} = 0$$ dónde $q_{s}$es la carga de las especies $s$, $n_{s}$es la densidad numérica de las especies $s$, y $\mathbf{v}_{s}$es la velocidad de flujo a granel de las especies $s$en el centro del marco de impulso para todo el plasma. Encontramos que incluso para los electrones, el núcleo denso y frío se desplaza en relación con la población del halo tenue y caliente, es decir, $\mathbf{v}_{ec} \neq \mathbf{v}_{eh}$.

y en el viento solar, ¿la velocidad térmica es solo la desviación estándar alrededor de la velocidad a granel?

Como dije en https://physics.stackexchange.com/a/179057/59023 , la forma más común de la velocidad térmica utilizada es la velocidad más probable dada por:

$$V_{Ts}^{mps} = \sqrt{\frac{ 2 \ k_{B} \ T_{s} }{ m_{s} }}$$ dónde $k_{B}$es la constante de Boltzmann , $T_{s}$es la temperatura media de las especies $s$, y $m_{s}$es la masa de especies $s$.