动力学阿尔芬波湍流中的 -8/3 谱：对太阳风的启示

太阳风湍流在大尺度上的性质在磁流体动力学理论框架内得到了较好的理解。在亚质子尺度上，情况则大不相同，不同航天器测量的磁能谱与经典湍流预测不符：通常报告的幂律指数接近 $-8/3$，这与强湍流和波湍流的预测值 $-7/3$ 和 $-5/2$ 相去甚远。这一差异被认为是太阳风湍流的一个主要问题。在此，我们利用一个弱动力学阿尔芬波湍流的非线性扩散模型（其中级联由局域三波相互作用驱动，Passot 和 Sulem, 2019），展示了可以出现幂律指数为 $-8/3$ 的磁谱。这种标度对应于第二类自相似解，其前沿传播遵循规律 $k_f \sim (t_*-t)^{-3/4}$，其中 $t<t_*$。当我们放宽湍流中通常隐含的平稳性假设时，这种解就会出现。理论与观测之间的一致性可以解释为太阳风湍流在亚质子尺度上非平稳性的证据。