何谓空间等离子体的平稳性

从热力学中的熵缺陷概念出发，我们构建了空间等离子体的熵公式，随后利用它来开发一种衡量其平稳性的测度。具体而言，我们表明该熵的统计结果带来了两项改进我们对平稳和非平稳系统理解的发现： 玻尔兹曼-吉布斯熵的变异不超过热力学 kappa 值的两倍，该参数在平稳和非平稳状态下均提供了对熵缺陷的测度，而在平稳状态下则成为标记 kappa 分布的形状参数； BG 熵偏差与 kappa 的比值通过幂律随 kappa 偏差进行标度，而相应的指数提供了一个平稳性偏差指数（SDI），用于衡量系统偏离平稳性的自然趋势。我们在三个不同任务观测到的三个日球层等离子体数据集中验证了这些发现的有效性： 由 Parker Solar Probe 载荷上的太阳综合科学探测仪记录的太阳高能粒子事件； 由 WIND 载荷上的太阳风实验仪记录的近地太阳风质子； 由 IBEX 记录的日球层鞘中作为高能中性原子源的等离子体质子。熵偏差比和 SDI 的全部优势和功能现在可供空间物理学界用于分析和表征空间等离子体的平稳性，以及其他研究人员用于分析任何其他相关系统。