Taylor 假说在 Parker 太阳探测器近日点期间的适用性

我们研究了 Taylor 假说（TH）在分析 Parker 太阳探测器（PSP）于前四次近距离飞越期间所测太阳风流中速度场与磁场的 Alfv\'en 型涨落时的有效性。我们使用 PSP 从前四次飞越中各选出的 24 小时区间的速度与磁场测量值。通过测量参数 $\epsilon=\delta u_0/\sqrt{2}V_\perp$ 来考察 TH 的适用性，该参数量化了大尺度涨落的典型速度 $\delta u_0$ 与太阳风参考系中 PSP 的局部垂直速度 $V_\perp$ 之比。当 PSP 在等离子体参考系中近乎垂直于局部磁场运动时，不论 Alfv\'en 马赫数 $M_{\rm A}=V_{\rm SW}/V_{\rm A}$ 如何（其中 $V_{\rm SW}$ 与 $V_{\rm A}$ 分别为局部太阳风速度与 Alfv\'en 速度），预期 TH 在 $\epsilon\lesssim0.5$ 时适用。对于四个所选太阳风区间，我们发现当采样角（等离子体参考系中航天器速度与局部磁场之间夹角）大于 $30^\circ$ 时，参数 $\epsilon$ 低于 0.2 的时间占 10% 至 60%。对于大于 $30^\circ$ 的角度，采样方向足够倾斜，从而可由测得频谱重建磁场涨落的约化能谱 $E(k_\perp)$。由测得频谱的幂律拟合确定的谱指数准确代表了等离子体参考系中湍流涨落底层空间谱的谱指数。除需谨慎考虑的大尺度扫掠所致频率展宽外，可恢复空间谱以获得涨落能量在等离子体参考系中各尺度间的分布。