基于MMS任务的空间等离子体随机磁涨落的统计分析

基于磁层多尺度（MMS）任务，我们观测地球磁鞘中的磁场涨落。我们应用基于福克-普朗克方程的统计分析方法，研究空间等离子体中负责随机涨落的过程。如已知，磁流体尺度惯性区间的湍流表现出马尔可夫特征。我们将统计方法扩展到空间中小得多的、应适用动理论的尺度。在此我们详细研究并比较弓激波后、磁鞘内和磁层顶附近的磁场涨落特征。结果表明，第一Kramers-Moyal系数为线性，第二项为磁场增量的二次函数，分别描述整个磁鞘中的漂移与扩散。这应对应于奥恩斯坦-乌伦贝克过程的推广。我们证明福克-普朗克方程的二阶近似导致概率密度函数的非高斯kappa分布。在磁鞘所有情形中，均恢复了近似幂律分布。对于某些中等尺度，我们得到由不同峰形与重尾描述的kappa分布。特别地，对于较大的kappa参数值，该形状退化为正态高斯分布。值得注意的是，对于较小的动理学尺度，重标度分布表现出普适的全局尺度不变性，与福克-普朗克方程的定常解一致。这些结果，尤其是动理学尺度上的结果，对于更好地理解空间和天体物理等离子体中湍流系统的物理机制具有重要意义。