An unresolved question of magnetospheric physics concerns the creation of convergent and divergent electric field structures responsible for the acceleration of auroral particles to several kilo-electronvolt. Similarly, an unresolved problem of solar physics concerns the acceleration of particles producing the x-ray coronal emissions. Here we show that both these problems can be explained by electric field structures produced by nonlinear magnetosonic waves. The convergent electric field structures correspond to fast magnetosonic solitons, while divergent electric field structures are produced by slow solitons. Both types of solitons can build potentials of tens of kV in the magnetosphere and hundreds of kV in the solar corona. Such solitons can be created when linear magnetosonic and Alfvén waves propagate through regions of varying Alfvén speed, which occurs on auroral field lines at altitudes of 6000 km, and also above the chromosphere in the solar corona. The initial, linear MHD waves can be produced by bursty bulk flows in the Earth's magnetotail and by chromospheric/photospheric convective flows on the Sun.
磁気圏物理学における未解決の問題は、オーロラ粒子を数キロ電子ボルトまで加速する収束型および発散型の電場構造の生成に関わるものである。同様に、太陽物理学における未解決の問題は、太陽コロナのX線放射を生み出す粒子の加速に関わるものである。ここでは、これらの問題がともに非線形磁気音波によって生成される電場構造によって説明可能であることを示す。収束型の電場構造は高速磁気音波ソリトンに対応し、発散型の電場構造は低速磁気音波ソリトンによって生成される。両タイプのソリトンは、磁気圏では数十kV、太陽コロナでは数百kVの電位を構築することができる。このようなソリトンは、線形の磁気音波およびアルフヴェン波がアルフヴェン速度の変化する領域を伝播する際に生成され得る。これは、オーロラ磁力線上では高度6000 kmで発生し、太陽コロナでは彩層の上方で発生する。初期の線形MHD波は、地球磁気圏尾部のバースト性バルクフローと、太陽の彩層/光球における対流流によって生成され得る。