关于太阳风湍流中离子惯性尺度密度功率谱
空间物理
2019-04-04 v2 太阳与恒星天体物理
等离子体物理
摘要
本文给出了在1 AU处太阳风离子惯性尺度内湍流密度功率谱形状的一种与模型无关的、基于第一性原理的一阶研究。准中性等离子体的离子惯性尺度中去磁化的离子通过速度与湍流相关的随机均方感应电场谱，对Kolmogorov(K)或Iroshnikov-Kraichnan(IK)惯性区速度湍流功率谱作出响应。离子对电准中性的维持导致湍流密度涨落的功率谱密度发生形变。太阳风速度湍流中的Kolmogorov惯性区谱以及密度功率谱的观测表明，偶尔观测到的密度功率谱中尺度受限的隆起可追溯到电离子响应。磁功率谱通过保证压力平衡被动地对密度谱作出反应。该方法仍忽略Hall电流的贡献，并限于离子惯性尺度范围。虽然受影响的离子惯性尺度范围内的密度与磁湍流谱均偏离Kolmogorov或Iroshnikov-Kraichnan，但速度湍流在此过程中保持其惯性区形状，谱平流对此是次要的，但在特殊外部条件下可能可被观测到。分析了一个由WIND观测到的此类情形。我们讨论了该效应的多个方面，包括受影响的波数尺度范围、平均流动速度与波数间夹角的依赖关系，以及对于径向膨胀的太阳风流动（当假设在快速太阳风速度下绝热膨胀且太阳风磁场对半径有Parker依赖时）湍流源区径向位置的可能限制。
引用
@article{arxiv.1811.09995,
title = {On the ion-inertial range density power spectra in solar wind turbulence},
author = {R. A. Treumann and W. Baumjohann and Yasuhito Narita},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.09995},
year = {2019}
}
备注
Pages 18, Figures 5, Discussion paper submitted