Low-frequency Intermittency and Structures in the Solar Wind at 1 au
Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学物理与天文学系）
本研究利用Wind和ACE卫星20余年数据，发现太阳风磁场峰度在相关尺度以上仍保持超高斯，证明大尺度间歇性存在，可能源于太阳风流混合与非平稳驱动。
2026-09-14 physics.space-ph
A nonextensive entropy approach to solar wind intermittency
行星际湍流介质中任何物理量差异的概率分布（PDF）都是尺度相关的。太阳风波动的强非高斯性适用于短时滞航天器观测，对应于小尺度空间分离，而对于大尺度，差异变成高斯正态分布。迄今为止，这些特征在对数正态分布、Castaing分布或壳模型的背景下描述。另一方面，湍流中的非局部性的一个可能的解释是在非广泛的熵概括的背景下，最近推出的双κ分布，通过卷积的负κ核心和正κ晕显着的非高斯结构产生。利用WIND和ACE资料计算了不同时滞下太阳风标量场差异的PDF，并与理论双kappa泛函的特征进行了比较，较好地反映了空间太阳风不稳定性的整体尺度依赖性。所观察到的PDF特性增加的空间尺度是明显的理论分布功能，通过提高唯一的调谐参数$κ$，测量的程度nonextensivity接近大规模高斯$κ\to \infty$。非扩展方法确保了太阳风间歇性的实验研究不受先验模型假设的影响。通过熵的推广，我们认为湍流涨落的不稳定性应该与行星际介质的非广延特性有关。
2004-09-21 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Persistence of small-scale anisotropy of magnetic turbulence as observed in the solar wind
利用Helios 2号探测器观测的太阳风资料，研究了磁流体动力学湍流的各向异性。我们调查的行为的完整的高阶矩张量的磁场增量，我们比较通常的纵向结构功能，具有各向同性和各向异性的贡献，完全各向异性的贡献。标度指数已被提取的插值标度函数。与流体流动中常见的湍流不同，小尺度的磁波动保持各向异性。我们讨论了各向异性和双折射率的径向依赖性以及它们之间的关系。
2006-07-13 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
Self-consistent Castaing distribution of solar wind turbulent fluctuations
太阳风湍流脉动的间歇性行为经常通过模拟其概率分布函数（PDF）来研究。其中，Castaing模型（Castaing等人，1990年）在过去已成功使用。本文对Helios 2和Helios 2号探测器记录的快、慢和极风样本，研究了太阳风湍流的能量耗散场。耗散率的统计描述，然后被用来消除通过调理的PDF的不稳定性。在此基础上，提出了一个自洽的无参数Castaing模型。自洽模型进行了测试，对实验的PDF，显示出良好的协议，并支持图片的多重分形能量级联的起源太阳风不稳定性。
2015-05-28 physics.space-ph
Statistical study of electron density turbulence and ion-cyclotron waves in the inner heliosphere: Solar Orbiter observations
最近公布的航天器的潜在的RPW仪器测量的太阳轨道器已被用来估计太阳风电子密度的内日光层。对2020年6月期间测量的太阳风电子密度进行了分析，以全面表征波动的湍流和湍流特性。磁场数据已被用来描述离子尺度波的存在。选定的间隔已被提取的研究和量化的湍流特性。经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）被用来获得广义边缘Hilbert谱，等价于结构函数分析，并且还减少了非平稳、短时间序列的典型问题。波的存在被定量地确定，引入描述时间依赖性的、频率滤波的波功率的参数。一个定义良好的惯性范围与幂律标度已被发现几乎无处不在。然而，Kolmogorov标度和典型的双折射效应只存在于部分样品中。其他间隔具有较浅的光谱和更不规则的不规则性，不能用湍流模型描述。这些主要是在增强的离子频率波活动的间隔期间观察到的。与可压缩的磁场的不稳定性（从MAG仪器）和太阳风速度的估计（使用电场和磁场）的比较也提供了一般的背景下，并帮助确定异常波动的原因。
2021-05-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
Shocks, compressible perturbations, and intermittency in the very local interstellar medium: Voyager 1 and 2 observations and numerical modeling
University of Alabama in Huntsville（亨茨维尔阿拉巴马大学）；Manipal University Jaipur（斋浦尔马匹阿尔大学）；Leonard F. Burlaga, Inc.（伦纳德·F·伯尔加公司）；Space Research Center PAS (CBK PAN)（波兰科学院空间研究中心）
本文通过先驱者1号和2号观测及数值建模，解释了太阳风与星际介质相互作用中全球压缩现象，并探讨了间歇性在不同时间尺度上的表现。
2026-03-24 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Intermittency and Ion Temperature-Anisotropy Instabilities: Simulation and Magnetosheath Observation
弱碰撞空间等离子体很少处于局部热平衡，并且经常表现出非麦克斯韦电子和离子速度分布，这导致微不稳定性的增长，即在相对短的波长处增强的电场和磁场。这些不稳定性在空间等离子体的演化中起着积极的作用，正如湍流结构引起的无处不在的宽带湍流一样。本研究比较了某些属性的2.5维粒子在细胞（PIC）模拟的前向级联的Alfvenic湍流在无碰撞的等离子体对相同的性质的湍流观测的磁层多尺度任务航天器在地球磁鞘。PIC模拟是发展相干结构和各向异性的离子速度分布与潜在的驱动动力学尺度不稳定性的衰减湍流。均匀的背景磁场点垂直于模拟平面。增长率计算从线性理论使用离子温度各向异性和离子β值的模拟和观察。模拟和观察表明，强的各向异性和增长率发生高度间歇性的等离子体中，和模拟进一步表明，这种各向异性优先发生附近的电流片。这表明，虽然微观不稳定性可能会影响等离子体的全球性，他们的行为在本地和发展的极端温度各向异性所产生的湍流结构。进一步的研究将是必要的，以了解为什么线性不稳定性理论和强间歇性湍流之间有明显的相关性。
2020-04-13 physics.space-ph
Possible coexistence of kinetic Alfvén and ion Bernstein modes in sub-ion scale compressive turbulence in the solar wind
我们调查压缩湍流在亚离子尺度的测量磁层多尺度任务。通过校准航天器势获得的四面体构型和高时间分辨率密度数据允许调查在亚离子范围内的太阳风和它们的三维结构的湍流密度波动。通过将多点信号谐振器技术应用于四点密度数据，获得了与每个航天器频率处的最高能量密度相关联的波矢量。波动表现出很强的波矢各向异性$k_{\perp}\gg k_{\parallel}$，其中平行和垂直符号相对于平均磁场方向。等离子体框架频率显示两个群体，一个低于质子回旋频率$ω<Ω_{ci}$，与动力学阿尔文波（KAW）湍流一致。第二分量具有与离子伯恩斯坦波（IBW）湍流一致的较高频率$ω> Ω_{ci}$。或者，这些波动可能构成KAWs，这些KAWs经历了多次波-波相互作用，导致等离子体框架频率的加宽。在这个波矢量区域的尺度相关的峰度表明，在小尺度上，这也可以解释为波活动的存在，在不稳定性的减少。我们的研究结果表明，小尺度湍流表现出线性波的动力学Alfvén和可能的离子伯恩斯坦/磁声波。根据我们的研究结果，我们推测，这些波可能发挥作用，在描述所观察到的减少在子离子尺度的不透明度。
2020-10-23 physics.space-ph
Density Fluctuation Spectrum of Solar Wind Turbulence between Ion and Electron Scales
我们提出了一个测量光谱指数的离子和电子尺度之间的密度波动在太阳风湍流使用ARTEMIS航天器上的ECONOMIC仪器。在1天文单位的平均光谱指数被发现是-2.75 +/- 0.06，比纯哨声或动力阿尔芬波湍流的预测更陡，但与以前的磁场测量一致。陡峭的光谱也与在此尺度范围内增加湍流能量的不稳定性或阻尼的预期一致。无论是谱指数，也没有平坦化的密度谱离子尺度前被发现依赖于接近压力各向异性不稳定阈值，这表明它们是固有的湍流级联的功能。
2012-05-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Compressive Coherent Structures at Ion Scales in the Slow Solar Wind
我们提出了一个磁场波动的研究，在一个缓慢的太阳风流，接近离子尺度，在那里的磁压缩性的水平增加观察。在这里，这些压缩波动的性质被发现的特点是相干结构。虽然以前的研究已经表明，电流片可以被认为是在离子尺度上的双折射的主要原因，在这里，我们首次表明，在缓慢的太阳风的情况下，大量的各种相干结构有助于质子尺度的双折射，电流片是不是最常见的。具体来说，我们发现压缩（$δb_{\|} \gg δb_{\perp}$），线性极化结构的形式的磁洞，孤子和冲击波。阿尔夫文结构（$δb_{\perp} > δb_{\|}$）的例子被确定为电流片和涡旋状结构。这些旋涡中的一些具有$ δb_{\perp} \gg δb_{\|}$，如阿尔文旋涡的情况，但它们中的大多数以$δb_{\perp} \gtrsim δb_{\|}$为特征。由于星团航天器的多点测量，我们可以确定大约100个结构的法线，传播速度和沿法线的空间尺度。与结构的性质无关，法线总是垂直于局部磁场，这意味着$k_{\perp} \gg k_{\parallel}$。所研究的结构的空间尺度被发现是质子gyroradius的2和8倍之间。其中大部分是由风引起的简单对流，但也有25%是在等离子体框架中传播的。可能的解释所观察到的结构和等离子体加热的连接进行了讨论。
2016-04-26 physics.plasm-ph physics.space-ph
Magnetic Reconnection and Intermittent Turbulence in the Solar Wind
首次利用Wind航天器在1天文单位的现场测量结果，报道了太阳风中磁重联、电流片和间歇性湍流之间的统计关系。我们确定非高斯波动的磁场矢量，$\mathbf{B}$，这是空间和时间上不均匀的增量。发现重联事件和电流片集中在间歇性湍流的间隔中，使用增量的偏方差方法识别：在$\mathbf{B}$中最非高斯的1%波动内，我们发现87%-92%的重联耗尽和$\sim$ 9%的电流片。此外，随着从数据集中去除最小的间歇性波动，所识别的电流片也将对应于重连排气的可能性急剧增加。因此，湍流的太阳风包含了一系列的间歇性磁场结构，这些结构越来越多地与电流片相关联，而电流片又越来越有可能对应于磁重联的位置。这些结果可能对实验室和天体物理等离子体产生深远的影响，因为湍流和磁重联无处不在。
2014-03-18 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton Kinetic Effects in Vlasov and Solar Wind Turbulence
采用混合Vlasov-Maxwell（HVM）模拟方法，在太阳风湍流的框架内研究了动力学等离子体过程。利用HVM系综模拟恢复了在航天器数据中经常观测到的质子温度各向异性T_{\perp} / T_{\parallel}对平行等离子体β_{ \parallel }的依赖关系。通过改变等离子体参数，如等离子体β和涨落水平，模拟探索了T_{\perp} / T_{\parallel}和β_{ \parallel }给出的参数空间的不同区域，类似于太阳风子数据集。此外，模拟和太阳风的数据表明，温度各向异性不仅与磁间歇事件，但也与梯度型结构的流量和密度。这种非麦克斯韦动力学效应和各种类型的不稳定性之间的联系可能是理解等离子体湍流复杂性质的关键点。
2013-06-27 physics.space-ph
Propagation of Solar Energetic Particles in Three-dimensional Interplanetary Magnetic Fields: Radial Dependence of Peak Intensities
太阳高能粒子（SEP）峰值强度I_{max}（R）的径向依赖关系通常采用函数形式I_{max}（R）=kR^{-α}，其中R为航天器的径向距离。在这项工作中，五维福克-普朗克输运方程，包括垂直扩散的数值求解调查SEP峰强度的径向依赖性。考虑了两种不同的航天器编队分布情况：（1）沿径向线，（2）沿帕克磁场线。我们发现，上述表达式中的指数α在很宽的范围内变化，主要取决于性质（例如，位置，覆盖范围）的SEP源和源和观测者的磁足迹之间的纵向/横向分离。特别是观测者的磁足点位于SEP源的内部还是外部，是决定指标α值的关键因素。在峰强度的径向依赖性中发现了两相现象。断点（过渡点/临界点）的“位置”由观察者的磁连接状态决定。这一发现表明，在观测研究中，应该非常仔细地检查SEP源与每个航天器之间的磁连接。我们获得了R^{-1.7 \pm 0.1}的下限，用于经验地模拟SEP峰强度的径向依赖性。我们在这项工作中的发现可以用来解释大多数以前的多航天器调查结果，特别是调和不同的/相互冲突的经验值的指数α在文献中。
2017-06-16 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Recent progress in astrophysical plasma turbulence from solar wind observations
本文总结了一些最近的进展，已在了解天体物理等离子体湍流的太阳风，从现场航天器的观测。在大尺度上，湍流主要是Alfvenic的，临界平衡，剩余能量和三维结构的测量进行了讨论，以及最近的强Alfvenic湍流模型的比较。在这些尺度上，百分之几的能量也在压缩波动中，它们的性质，各向异性，以及与Alfvenic分量的关系被描述。在小尺度的动力学范围内，低于离子gyroscale，湍流成为主要动力学Alfven在性质上，和测量的光谱，各向异性，并讨论了这种湍流的不稳定性相对于最近的级联模型。剩下的主要问题之一是如何耗散的湍流能量，和一些最近的工作在这个问题上，除了未来的空间任务，这将有助于回答这个问题，简要讨论。
2016-11-10 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Observation of flux tube crossings in the solar wind
电流片在太阳风中普遍存在，是太阳风MHD湍流不稳定性的主要来源。它们可能是由太阳风MHD湍流的非线性相互作用引起的，或者是源自太阳表面的通量管的边界。一些电流片成对出现，是磁洞和重联排气等瞬态结构的边界，或者是脉冲阿尔文波的边缘。对于单个电流片，辨别它是通量管边界还是由于非线性相互作用，或者瞬态结构的边界是困难的。在这项工作中，使用数据从{ \sl风}航天器，我们确定了两个三电流片事件。这两个事件的详细检查表明，它们是最好的解释通量管交叉的情况。我们的研究提供了一个令人信服的证据，支持的情况下，太阳风由不同的等离子体居住的通量管。
2013-04-06 astro-ph.SR physics.space-ph
