Multifractal Analysis of Heliospheric Magnetic Field Fluctuations observed by Ulysses
利用多重分形方法研究了1997-1998年和2007-2008年两个太阳活动极小期和1999-2001年两个太阳活动极大期内黄道面外快、慢太阳风中磁场湍流的不稳定性。更准确地说，我们认为126个时间间隔的磁磁场测量，获得多重分形谱，并检查的多重分形的程度作为衡量磁流体力学范围内的尺度，为广泛的日心距离和日线。结果表明，随着径向距离的增加，太阳风的不稳定性逐渐减小，快太阳风的不稳定性比慢太阳风的不稳定性更显著。阿尔文和压缩函数的分析证实了不透明度随距离和纬度的降低。多重分形/不透明度的这种径向依赖性可以通过黄道面以外的湍流的较慢演化以及不透明度驱动器随着与太阳的距离而降低的效率来解释。此外，我们的分析表明，磁场分量之间的最大差异显示在太阳附近，那里的不稳定性最强。此外，我们观察到，慢太阳风从最大的太阳活动周23展品一般，较低水平的多重分形比快太阳风，这可能与一种新的Alfvenic慢太阳风的想法。
2019-05-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Magnetic field intermittency in the solar wind: PSP and SolO observations ranging from the Alfven region out to 1 AU
利用$PSP$和$SolO$资料研究了太阳风（SW）中的磁场不稳定性。当考虑依赖于高阶矩的方法（$SF_q$，$SDK$）时，观察到小尺度不稳定性$(20-100d_{i})$径向加强，但在较大尺度上没有观察到明显的趋势。然而，基于低阶矩的方法（例如，PVI）被认为更适合于检查大部分相干结构（CS）$PVI \ge 3$的演化。使用PVI，我们观察到的CS，$f_{PVI \ge 3}$占据的数据集的分数的尺度依赖的演变。具体而言，无论SW速度如何，$\ell =20 d_i$的$f_{PVI\ge3}$都略有增加，而在较大尺度下观察到的CS径向增加更明显。间歇性的等离子体参数进行了研究。尽管较慢的SW速度间期显示较高的$f_{PVI \geq 6}$和较高的峰度最大值，但未观察到$f_{PVI \geq 3}$的统计学差异。高度Alfvénic间期显示较低水平的不稳定性。研究了磁场与SW流$Θ_{VB}$之间夹角的各向异性。间歇性在$Θ_{VB} \approx 0^{\circ}$处较弱，在较大角度处增强。考虑到在一个恒定的对齐角度的演变，减弱的不稳定性观察到增加平流时间的SW。我们的研究结果表明，不稳定性的加强在内部日光层的驱动相对高度间歇性的垂直间隔的增加采样的探针随着距离的增加，直接相关的帕克螺旋的演变的效果。
2022-06-02 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Reynolds Number and Intermittency in the Expanding Solar Wind: Predictions Based on Voyager Observations
为了预测日光层未探测区域湍流的小尺度特征，对太阳风的大尺度特征进行了研究。该策略是检查系统的大小，或有效雷诺数，变化，然后如何这个数量影响可观察到的统计特性，包括太阳风湍流的湍流特性。基于类似的流体动力学缩放的预期是，小尺度磁场增量的峰度将随着雷诺数的增加而增加。简单的理论论证以及旅行者号的观测表明，有效行星际湍流雷诺数随日心距离的增加而减小。利用新近改进的Voyager磁场数据集，验证了尺度相关的磁增量峰度随日心距离的减小。我们认为，这些缩放继续到更小的日心距离接近阿尔芬临界区，激发预测，帕克太阳探测器航天器将观察到增加的磁场的磁共振，更强的电流片，和更多的本地化耗散，作为其近日点接近的临界区。类似的论点应该适用于其他膨胀的天体物理等离子体中的湍流。
2019-05-08 physics.space-ph
Subproton-scale Intermittency in Near-Sun Solar Wind Turbulence Observed by the Parker Solar Probe
利用高时间分辨率的太阳风磁场数据，研究了帕克太阳探测器任务第一近日点（~35.6 Rs）附近的磁感应强度的统计特征。采用FIELDS套件上的两种仪器的合并数据集能够对磁场增量的高阶矩进行宽带估计，并以可靠的精度建立了五阶矩。的持续时间，节奏，和低噪声水平的数据允许从惯性范围到深亚质子尺度的尺度依赖性的观察到的不稳定性的评估。结果支持多重分形标度在惯性范围内，单分形，但非高斯标度在亚质子范围内，从而澄清了建议的基础上的数据仍然模糊，由于可能的干扰地球前震。过渡到单分形的物理学仍然不清楚，但我们认为这是由于离子和电子惯性尺度之间的电流片的尺度不变的人口;不相干的动力学尺度波活动的先前建议是不赞成的，因为它可能会导致未观察到的再高斯化。
2021-03-19 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
Association of intermittency with electron heating in the near-Sun solar wind
在近地环境中的一些研究表明，间歇结构是能量耗散和粒子耗散的重要场所。最近帕克太阳探测器（PSP）的数据，在近太阳环境中采样，表明质子加热集中在相干结构附近，这表明在该地区的湍流级联质子的局部加热。然而，电子在近太阳环境中是否表现出类似的行为尚不清楚。在这里，我们解决这个问题，使用PSP的数据收集在太阳附近的前七个轨道。我们使用部分增量方差（PVI）技术来识别相干结构。我们发现，电子温度优先增强强不连续性附近，虽然协会是有点弱于质子。我们的研究结果提供了强有力的支持，在“年轻”的太阳风，与耗散的湍流波动附近的间歇性结构的电子不均匀加热。
2022-06-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Sub-Alfvenic Solar Wind observed by PSP: Characterization of Turbulence, Anisotropy, Intermittency, and Switchback
在磁场占主导地位的低日冕区域，阿尔芬速度远高于风速。相比之下，近地太阳风是强烈的超阿尔文风，即，风速大大超过阿尔芬速度。这些制度之间的过渡被经典地描述为“阿尔芬点”，但实际上可能发生在一个分布式阿尔芬临界区。美国宇航局的帕克太阳探测器（PSP）任务已经进入这一区域，因为它遵循一系列逐渐接近太阳的轨道。在第8次和第9次与太阳相遇期间，PSP在距离太阳16个太阳半径的地方，对四个延长的时期进行了采样，其中太阳风的速度被测量为小于当地的阿尔芬速度。这是PSP首次在日光层内对亚阿尔夫文太阳风进行现场探测。在这里，我们探讨这些样本的亚阿尔夫文太阳风，这可能会提供重要的预览的物理过程中运行在较低的高度。具体来说，我们的特点的湍流，各向异性，不稳定性，和方向性的回折属性，这些子Alfvenic风和对比这些与邻近的超Alfvenic期间。
2022-01-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Intermittency, scaling and the Fokker-Planck approach to fluctuations of the solar wind bulk plasma parameters as seen by the WIND spacecraft
太阳风提供了一个天然的实验室，在扩展的时间尺度上观测MHD湍流。在这里，我们应用一个模型独立的差分和重标度的方法来识别自相似性的概率密度函数（PDF）的波动，太阳风散装等离子体参数所看到的风航天器。虽然速度v和IMF幅度B的波动是多重分形的，但我们发现离子密度rho、能量密度B^2和rho v^2以及MHD近似的坡印廷通量vB^2的波动在时间尺度上是单尺度的直到~26小时。我们发现，描述所有这些量到这个时间尺度的波动PDF的单一曲线是非高斯的。我们用两种方法来模拟这种PDF-福克-普朗克，我们推导出的传输系数和相关的朗之万方程，和Castaing分布，所产生的间歇性湍流级联模型。
2003-04-07 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
Intermittency in the Expanding Solar Wind: Observations from Parker Solar Probe (0.16au), Helios 1 (0.3-1au), and Voyager 1 (1-10au)
我们研究统计的磁场矢量分量，探讨如何从近太阳等离子体的径向距离大到10 au的不稳定性演变。进入分析的统计数据包括自相关、n阶磁结构函数（SFn）和尺度相关峰度（SDK），每个都在日心距离范围内分组。戈达德太空飞行中心的空间物理学数据设施（SPDF）提供了磁场测量，帕克太阳探测器的分辨率为6.8毫秒，太阳神号为6秒，旅行者1号为1.92秒。我们计算SF 2以确定包含惯性范围的尺度，并检查SDK以调查非高斯性程度。自相关用于解决相关尺度。相关长度和离子惯性长度提供有效雷诺数（Re）的估计。Re的变化使我们能够第一次研究行星际等离子体中SDK和Re之间的关系。从这种观察到的关系得出的结论是，在固定的物理尺度下，具有较低Re的区域平均具有较低的峰度，这意味着较少的间歇性行为。将Kolmogorov改进的相似性假设应用于磁SFn和峰度，以计算惯性范围内的非线性参数和分形标度。一个完善的旅行者1号磁场数据集生成。
2022-02-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Arbitrary-order Hilbert spectral analysis and intermittency in solar wind density fluctuations
本文用任意阶希尔伯特谱分析方法研究了惯性和动力学范围的太阳风湍流特性，并将其应用于高分辨率密度测量。由于样本量小，以及存在强非平稳行为和大尺度结构，经典的结构函数分析无法检测惯性范围内的幂律行为，并且可能低估标度指数。然而，希尔伯特谱方法提供了一个最佳的估计的标度指数，这已被发现是接近那些在充分发展的流体动力学湍流的速度波动。在较小的尺度下，质子陀螺标度以下，系统失去其间歇性的多尺度特性，并收敛到一个单分形过程。在小尺度下得到的标度指数与经典的分数布朗运动的标度指数吻合得很好，表明该过程具有长期记忆性，并且在谱突变尺度附近不存在相关性.这些结果对太阳风中的动力学范围湍流模型提供了重要的约束。
2018-04-06 astro-ph.SR physics.data-an physics.flu-dyn
Turbulence, intermittency and cross-scale energy transfer in an interplanetary coronal mass ejection
本文利用Wind卫星数据研究ICME中的MHD湍流，通过谱指数、平坦度标度指数和三阶矩标度律验证湍流充分发展，并发现ICME鞘层内能量传输率异常高且间歇性增强。
2022-12-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Emergence of two inertial sub-ranges in solar wind turbulence: dependence on heliospheric distance and solar activity
本文通过分析太阳极小期和极大期的太阳风磁场谱与峰度标度律，发现极小期快速太阳风惯性区间存在$f^{-3/2}$和$f^{-5/3}$两个子区间，其拐点尺度随日球层距离演化并与湍流外尺度和离子尺度相关，而极大期该结构不普遍存在。
2025-02-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Evolution of MHD turbulence in the expanding solar wind: residual energy and intermittency
通过三维MHD模拟结合膨胀盒模型，研究太阳风膨胀对湍流演化影响，发现膨胀促进负剩余能量生成并增强间歇性，但二者因果关系较弱。
2025-01-24 astro-ph.SR physics.space-ph
Automated identification of current sheets -- a new tool to study turbulence and intermittency in the solar wind
我们提出了一种新的方法的自动识别当前表（CS），代表了一个正式的视觉检查方法中采用的案例研究。通过分析行星际磁场（IMF）和等离子体参数的特征变化，通常可以用肉眼识别CS。已知的CS识别的视觉和半自动经验方法是准确的，但不允许CS属性的综合统计分析。现有的自动化方法部分解决了这个问题。同时，这些方法建议只分析IMF的变化及其方向。在我们的三参数经验方法中，我们采用太阳风等离子体和IMF参数来识别各种类型的CSs。使用IMF强度的导数、等离子体β和以一秒节奏取得的阿尔夫文速度VA与太阳风速度V的比率。我们发现，CS日变化率R与太阳风温度T相关，而不是与V相关，并且与动能密度和热能密度之和~ V2（N+5 N '）+10 T（N+ N'）成正比，其中N '= 2 cm ^-3是太阳风密度N的背景水平。R的最大值与流/共转相互作用区和行星际物质抛射鞘有关。可在https://csdb.izmiran.ru上找到在1 AU处确定的CS的多年列表
2021-07-24 physics.space-ph
Intermittency in Interplanetary Coronal Mass Ejections Observed by Parker Solar Probe and Solar Orbiter
该研究利用帕克太阳探测器和太阳轨道器数据分析了49个ICME中的间歇性，发现ICME具有径向不变的充分发展湍流特征，而鞘区间歇性随距离增大，且可能含非湍流结构。
2025-05-28 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropic Intermittency of Magnetohydrodynamic Turbulence
利用STEREO航天器在快速环境太阳风中的测量结果，对惯性范围磁流体动力学湍流的空间各向异性进行了高阶多尺度分析。我们第一次表明，当测量平行于本地磁场方向，完整的统计签名的磁场和Elsässer场波动是一个非高斯的全球尺度不变的过程。这不同于当局部磁场垂直于流动方向时观察到的经典多指数统计。这些意见被解释为一个平行的磁流体湍流能量级联的弱点，或缺乏的证据。因此，这些结果提出了强有力的观测约束湍流等离子体中的不稳定性的统计性质。
2013-11-23 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
Statistical analysis of intermittency and its association with proton heating in the near Sun environment
我们使用帕克太阳探测器的前六次遭遇的数据，并采用增量的部分方差（$PVI$）的方法来研究相干结构的统计特性，在日光层内的目的是探索磁场不稳定性和可观察到的后果，如等离子体加热和湍流耗散之间的物理联系。我们的研究结果支持质子加热定位在附近，并强烈相关，磁结构的特点是$PVI \geq 1$。我们表明，平均而言，这些事件构成的数据集的$\approx 19\%$，虽然可能会发生变化，这取决于等离子体参数。我们发现，在较低的$WTs$的幂律缩放后，在所有六个遭遇的等待时间分布（$WT$）是一致的。这一结果表明，相干结构在太阳风中并不是均匀分布的，而是倾向于紧密相关并形成集群。我们观察到，最强的磁不连续性，$PVI \geq 6$，通常与重联排气，是磁能量在质子加热局部耗散的网站，并与质子温度的最突然的变化。然而，由于这类事件很少，它们对能量耗散的相对贡献很小。考虑到聚集效应，我们发现，更小的规模，更频繁的结构与PVI之间，$1\lesssim PVI \lesssim 6$，发挥主要作用的磁能量耗散。这些事件的数量密度与全球太阳风温度密切相关，密集的间隔与较高的$T_{p}$相关。
2022-01-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Intermittent, Reflection-Driven, Strong Imbalanced MHD Turbulence
本文提出考虑间歇性和阿尔芬波反射的强不平衡MHD湍流唯象模型，其谱斜率和标度指数预测与帕克太阳探测器观测吻合，并揭示反射驱动间歇性会增强小尺度平行波数，从而可能增加太阳风和日冕中的离子回旋加热。
2025-02-07 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
On the scaling and anisotropy of two subranges in the inertial range of solar wind turbulence
本研究通过分析Ulysses和PSP的太阳风观测数据，发现湍流惯性区存在两个具有不同间歇性、各向异性与标度特征的子区间，揭示了强弱湍流转变的可能性，为太阳风湍流理论提供了观测约束。
2022-09-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Evaluation of scale-dependent kurtosis with HelioSwarm
针对当前航天器单点测量限制太阳风湍流研究的问题，本文利用合成湍流场验证了高阶统计量峰度作为间歇性基线可被准确测量，并将该技术应用于HelioSwarm任务轨迹，为多航天器任务提升湍流测量能力做准备。
2024-07-09 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
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
MMS Insights into CME Driven Sub-Alfvénic Solar Wind at 1 AU
University of Maryland（马里兰大学）；NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；University of Delaware（特拉华大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
研究2023年4月日冕物质抛射驱动的亚阿尔文速度太阳风的等离子体和湍流特性，发现其电子温度显著高于其他区域，且存在超热尾和电子人口 depletion。
2026-04-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Multiscale Solar Wind Turbulence Properties inside and near Switchbacks measured by Parker Solar Probe
帕克太阳探测器（PSP）定期观测距离太阳不到0.3天文单位的太阳风的磁场偏转。这些偏转有关的结构通常被称为“之字形”（SB），其起源和特性目前有争议。在这里，我们使用一个数据库的视觉选择SB的间隔-和区域的太阳风等离子体测量之前和之后的每个SB-检查等离子体参数，湍流光谱从惯性耗散尺度，和不稳定性在这些间隔的影响。我们发现，许多功能，如垂直随机加热率和湍流光谱斜率是相当相似的内部和外部的SBs。然而，重要的动力学特性，如惯性耗散范围之间的特征断裂尺度在这些间隔的内部和外部是不同的，就像不稳定性的水平一样，这在SB内部和它们的附近是显著增强的，最有可能是由于在边缘观察到的磁场和速度剪切。我们的结论是等离子体内部和外部的SB，在大多数观察到的情况下，属于同一个流，并且这些结构的演变是最有可能调节的动力学过程，占主导地位的小尺度结构在SB边缘。
2021-02-28 astro-ph.SR physics.space-ph
Scale-Dependent Dynamic Alignment in MHD Turbulence: Insights into Intermittency, Compressibility, and Imbalance Effects
本文利用WIND卫星数据研究了太阳风MHD湍流中尺度依赖动态对齐（SDDA）受可压缩性、间歇性和不平衡的影响，发现SDDA源于不平衡Elsässer场的相互剪切，且对齐角标度随全局不平衡程度发生系统性变化。
2024-07-04 astro-ph.SR 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
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}$。或者，这些波动可能构成KAWs，这些KAWs经历了多次波-波相互作用，导致等离子体框架频率的加宽。在这个波矢量区域的尺度相关的峰度表明，在小尺度上，这也可以解释为波活动的存在，在不稳定性的减少。我们的研究结果表明，小尺度湍流表现出线性波的动力学Alfvén和可能的离子伯恩斯坦/磁声波。根据我们的研究结果，我们推测，这些波可能发挥作用，在描述所观察到的减少在子离子尺度的不透明度。
2020-10-23 physics.space-ph
Occurrence Rates and Heating Effects of Tangential and Rotational Discontinuities as Obtained from Three-dimensional Simulation of Magnetohydrodynamic Turbulence
在太阳风中，磁流体动力学（MHD）不连续性是普遍存在的，并且经常被发现是湍流不连续性的起源。它们还可能在湍流消散和太阳风加热中发挥关键作用。切向不连续面和旋转不连续面是两种最重要的不连续面类型。近年来，湍流不稳定性和质子热力学之间的联系已被观测研究。在这里，我们提出了从三维MHD模拟与压力各向异性的数值结果，并定义新的方法来识别和区分TD和RD。重点介绍了三个关于相对出现率和加热效应的统计结果：（1）随着时间的推移，RD倾向于占据大部分不连续性;（2）嵌入TD的热状态倾向于与极端等离子体参数或不稳定性相关，而RD则不相关;（3）TD具有较高的平均T和垂直温度$T_\perp$。模拟结果表明，TD和RD的演变和贡献的太阳风加热不同。这些结果将激发我们对产生不连续性和导致等离子体加热的机制的理解。
2015-03-18 astro-ph.SR physics.space-ph
Characterization of the Trans-Alfvénic Region Using Observations from Parker Solar Probe
利用帕克太阳探测器第8至19次相遇数据，对比亚阿尔文速与超阿尔文速太阳风的湍流特性，发现亚阿尔文速样本振幅更小、各向异性更强，且无极性反转超过90度的磁开关。
2025-10-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Transport of cosmic-ray protons in intermittent heliospheric turbulence: model and simulations
基于已知的行星际磁场和太阳风等离子体的1天文单位（AU）的性质，计算分析了在强间歇性日球湍流存在下带电高能粒子的输运。湍流被假定为静态的，复合的，准三维的一维Alfvénic（板）和结构化的二维组件之间的变化的能量分布。湍流磁场的空间波动被建模为均匀的高斯概率分布函数（PDF），或作为间歇性的大尺度和小尺度上的q-高斯PDF。模拟结果表明，高能粒子在平行于和垂直于背景磁场的方向上的扩散系数都受到湍流不稳定性的显著影响。这种影响是特别强的平行运输，其中大规模的不稳定性的结果显示了扩展阶段的次扩散平行运输，在此期间，跨场运输扩散占主导地位。的影响，被发现依赖于颗粒的刚度和在湍流中的平板能量的分数，产生一个垂直平行的平均自由程比接近1的大规模的不稳定性。高阶输运矩（峰度）的研究表明，非高斯统计特性的间歇性湍流磁场中存在的平行传输，特别是对于低刚度的颗粒在所有的时间。
2014-01-04 astro-ph.HE physics.space-ph
The Complex Structure of Magnetic Field Discontinuities in the Turbulent Solar Wind
使用高分辨率的星团卫星观测，我们表明，湍流太阳风是由不同尺度的磁不连续性，从质子到电子尺度。这些层的结构类似于等离子体中的Harris平衡分布。使用一个多维的不透明度技术，我们表明，这些结构是通过规模连接。支持的磁重联的数值模拟，我们表明，观察是一致的情况下，许多电流层发展的湍流，这些重联事件的流出的特点是复杂的次质子网络的二级岛屿，在自相似的方式。目前的工作建立了“湍流重联”和“湍流重联”的图片，分别援引为无处不在，共存于空间等离子体。
2015-11-10 astro-ph.SR 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
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
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
Propinquity of current and vortex structures: effects on collisionless plasma heating
弱碰撞等离子体湍流加热的间歇性是一个活跃的研究课题，对理解太阳风、日华和天体物理等离子体具有重要的潜在影响。最近的研究表明，在等离子体加热涡的作用。在磁流体动力学小尺度涡附近产生的电流片，这种效果持续在动力等离子体，这里证明了混合动力和完全动力粒子在细胞（PIC）模拟。此外，涡增强局部动力学效应，与广义共振条件选择的质子加热和热各向异性的符号相关的增强或减少。在这样的等离子体加热与涡度和电流密度，但更强烈地与涡度。这些结果有助于解释几个先前的结果，发现动力学效应和附近，但不集中，电流片。动力学等离子体的相干性涉及多个物理量，相干结构与非热效应密切相关。
2016-10-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Drag Forces, Neutral Wind and Electric Conductivity Changes in the Ionospheric E Region
地球环境中的中性粒子实际上是自由的，并受到拖曳力（离子）的影响。在这项研究中，我们表明，在电离层热层系统的阻力或摩擦力的等离子体流，中性风，以及电导率的变化。嵌入速度为u的中性风场中的离子和电子获得垂直于初始中性风速度和产生垂直电流的环境磁场的漂移。该垂直电流由先前导出的电导率和极化电场u x B定义。自洽地，自由中性物获得垂直于初始中性风速u的额外中性速度分量。彼得森和霍尔电流衰减在一个特定的时间内成反比的中性离子碰撞频率。这些发现有助于更好地理解弱电离等离子体中电流的产生、分布和闭合，在弱电离等离子体中，带电粒子（等离子体）和中性粒子不像地球环境中的电离层和热层、太阳大气-色球层区域甚至尘埃等离子体那样束缚（自由）。理论结果被认为是最近在极光弧附近观测到的中尺度中性风旋转（Kosch等人，2010年）。
2014-03-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
A Kinetic Model of Solar Wind Acceleration Driven by Ambipolar Electric Potential and Velocity-Space Diffusion
本文改进动力学外逸层模型，在双极电势之外引入速度空间扩散，并利用PSP观测约束电场，以量化解释近太阳太阳风加速所需的额外机制。
2025-04-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Frame Dependence of the Electric Field Spectrum of Solar Wind Turbulence
我们提出了第一次调查的电场数据使用ARTEMIS航天器在太阳风研究惯性范围湍流。发现电场的平均垂直谱指数依赖于测量坐标系。在航天器坐标系中，它是-5/3，这与由于洛伦兹变换中大的太阳风速度而产生的磁场相匹配。在平均太阳风框架中，电场主要是由于垂直速度波动，其谱指数略小于-3/2，这与速度的标度接近。这些结果是对速度和磁场之间标度差异的独立确认，这一点目前还没有得到很好的理解。还测量了压缩波动的谱指数，发现接近-5/3，表明它们不仅对速度是被动的，而且还可能与磁场非线性地相互作用。
2011-08-05 astro-ph.EP 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
The Radial Evolution of the Solar Wind as Organized by Electron Distribution Parameters
利用帕克太阳探测器（PSP）的观测资料，研究了内日球层太阳风的径向演化。我们分析了电子速度分布函数观测到的太阳风电子，阿尔法，质子套件，估计日冕电子温度和当地电势在太阳风。由后者的值和当地的流速，我们计算出渐近太阳风的速度。我们分组的PSP观测的渐近速度，并在每组内的风速，电子温度和电势的径向演变的特征。与以前的工作一致，我们发现电子温度（本地和日冕）和电势与风速是反相关的。这意味着，电子热压力和相关的电场可以提供更多的净加速度在慢风比在快风。然后，我们利用推断的日冕温度和外推的电+引力势表明，电场驱动的外逸层模型和等效的热驱动的流体动力学模型可以解释整个观测到的速度最慢的太阳风流。另一方面，这两类模型都不能解释观测到的更快的太阳风流的速度，因此需要额外的加速机制。
2022-07-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
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
Solar Wind Electric Fields in the Ion Cyclotron Frequency Range
测量的波动的电场的频率范围从一个Hz的分数到12.5 Hz，并校正为洛伦兹变换的磁波动，给出电场在等离子体框架。电场足够大，可以在质子的离子回旋频率附近的区域中对太阳风的离子提供主导力，该力大于由于磁波动产生的力。它们提供了足够的速度空间扩散或加热，以抵消膨胀的太阳风中的磁矩守恒，从而保持几乎各向同性的速度分布。
2006-02-26 physics.space-ph
Parallel Electric Field Spectrum of Solar Wind Turbulence
通过对10多个卫星年的THEMIS和Cluster数据的搜索，发现了3个在未扰动太阳风中存在平行电场湍流的可靠实例，这些实例中的垂直和平行电场谱具有相似的形状和振幅，即使在大尺度（频率低于离子陀螺标度）上也是如此，在这些尺度上没有平行电场分量的Alfvenic湍流被认为占主导地位。平行电场波动的频谱是幂律的，其指数在离子标度（~ 0.1 Hz）以下接近-5/3，并且在该频率附近频谱平坦。在小尺度（几Hz以上），光谱比-5/3更陡，值在-2.1到-2.8范围内。这些陡峭的斜率与动力学阿尔芬湍流的预期一致，尽管它们相对于垂直波动的振幅大于预期。
2013-04-03 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropy of Electric Field Fluctuations Spectrum of Solar Wind Turbulence
为了研究太阳风湍流在惯性范围内的功率和谱指数各向异性，我们使用了Cluster航天器在自由太阳风中积累的70个间隔的电场数据。利用小波分析技术计算了电场起伏功率谱，并研究了其谱指数随日心径向与本地平均磁场夹角的变化。我们发现明确的功率和频谱指数的各向异性的频率范围从0.01 Hz到0.1 Hz，与更多的权力在平行波动比垂直。我们还报告了我们的研究各向异性作为一个功能的太阳活动。
2020-09-22 physics.space-ph
Intermittency in Voyager Magnetic Field Beyond the Heliosphere
本研究通过优化分布函数推导并提出两种独立技术分析 Voyager 1 磁场增量，发现 VLISM 中磁场增量呈非高斯分布，纠正了先前关于高斯分布的误判，证实 Voyager 1 仍在间歇性磁场环境中航行。
2025-07-14 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Stochastic Heating in the Sub-Alfvénic Solar Wind
本研究利用帕克太阳探测器数据，发现亚阿尔芬太阳风中线性共振加热不足以解释湍流耗散，而随机加热（通过质子磁矩破坏）结合湍流间歇性可解释观测到的离子增能，对低日冕等环境有重要意义。
2025-09-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic turbulence in space plasmas observed in the near-Earth and near-Sun solar wind
当强迫尺度远大于耗散尺度时，湍流在任何应力流中发展。在中性流体中，它由物理空间中的混沌运动组成，但在傅立叶空间中具有普适的能谱。间歇性（波动的非高斯统计）是另一个一般性质，它与相干结构的存在有关。空间等离子体也是湍流的。在这里，我们专注于动力学等离子体尺度，这还没有得到很好的理解。我们解决了以下基本问题：（1）在动力学尺度上的湍流涨落是否形成一个普适谱？（2）波动的性质是什么？利用对太阳风的测量，我们发现在距太阳0.3，0.6和0.9天文单位处的动力学湍流磁谱与距地球轨道1天文单位处的动力学湍流磁谱具有相同的形状，表明了这种现象的普遍性。形成该光谱的波动通常是倾向于产生磁丝的非线性相互作用的涡流。
2020-04-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Solar wind current sheets and deHoffmann-Teller analysis: First results of DC electric field measurements by Solar Orbiter
太阳轨道器于2020年2月10日发射，目的是使用为遥感和原位传感而设计的仪器有效载荷来研究太阳和日光层物理学。与最近发射的帕克太阳探测器类似，但与早期的任务不同，太阳轨道器携带的仪器旨在测量低频直流电场。在本文中，我们评估的质量的低频直流电场测量的无线电和等离子体波仪器（RPW）的太阳轨道器。特别是，我们调查的可能性，使用太阳轨道器的直流电和磁场的数据来估计的太阳风的速度。我们使用deHoffmann-Teller（HT）分析的基础上的电场和磁场的测量，找到太阳风电流片的速度，最大限度地减少了一个单一的组成部分的电场。通过比较HT速度质子和α粒子传感器（PAS）测量的质子速度，我们开发了一个简单的模型的有效天线长度，$L_\text{eff}$的电场探针。然后，我们使用HT方法来估计太阳风的速度。使用HT方法，我们发现，观察到的变化$E_y$往往是在良好的协议与磁场的变化。然而，由于$L_\text{eff}$取决于等离子体环境的事实，$E_y$的大小是不确定的。我们推导出一个经验模型$L_\text{eff}$的德拜长度，我们可以用它来提高$E_y$的估计，从而估计太阳风的速度。由RPW提供的低频电场质量高。使用deHoffmann-Teller分析，太阳轨道器的磁场和电场测量可以用来估计太阳风的速度时，等离子体数据不可用。
2021-04-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Fluctuations in the interplanetary electric potential and energy coupling between the solar-wind and the magnetosphere
我们利用太阳自转平均地磁指数ap和各种太阳风等离子体和场参数的四个太阳活动周20-23。我们进行分析，以寻找一个最好的耦合功能，在27天的时间分辨率。利用这些数据在不同阶段的太阳活动（增加包括最大/减少包括最小）的回归分析，我们建议行星际电势的时间变化是一个更好的耦合函数的太阳风-磁层耦合。我们推测，磁层顶行星际电势的快速变化可能会增强重联率和从太阳风到磁层的能量转移。目前正在研究行星际势涨落影响太阳风-磁层耦合的可能机制。
2013-12-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Scale dependent anisotropy of electric field fluctuations in solar wind turbulence
研究了太阳风湍流中电场涨落的平均功率和谱指数随平均流向与平均磁场夹角的变化。本分析使用了2002年和2007年的集群航天器数据。我们使用小波分析技术对局部平均磁场进行了尺度相关的研究。显着的各向异性被发现的频谱指数和功率水平的电功率频谱。与磁场涨落相似，平行（或反平行）电涨落谱比垂直电涨落谱陡。然而，平行（或反平行）的电功率被发现是大于垂直的。低于0.1 Hz时，平行电功率谱的斜率与总磁功率谱的斜率有很大的偏差，支持Alfvénic湍流的存在。
2021-11-11 physics.space-ph
Acceleration of the Solar Wind by Ambipolar Electric Field
本文基于 Kappa 分布的动力学外逸层模型，结合 PSP 与 SolO 观测，阐明双极电场、超热 Strahl 电子及外逸层基底高度对快慢太阳风加速的作用。
2024-01-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic cascade in solar-wind turbulence: 3D3V hybrid-kinetic simulations with electron inertia
理解太阳风湍流中离子回旋半径以下的湍流波动的本质是一个巨大的挑战。最近的研究主要倾向于动力学阿尔文波（KAW）类型的波动，但其他类型的波动具有磁声，哨声和离子伯恩斯坦模式的典型特征，也可以根据等离子体参数发挥作用。在这里，我们调查的亚质子尺度级联的性质与高分辨率的混合动力学模拟的自由衰减湍流在3D 3V相空间，包括电子惯性效应。两个质子等离子体β探索：“中间”$β_p=1$和“低”$β_p=0.2$制度，无论是通常观察到的太阳风和日冕。在$β_p=1$处，磁能谱呈现$k_\perp^{-8/3}$和$k_\|^{-7/2}$幂律，而在$β_p=0.2$处，磁能谱稍陡。然而，这两种制度发展的光谱各向异性一致的$k_\|\sim k_\perp^{2/3}$在$k_\perpρ_p>1$，和明显的小规模的不稳定性。在这种情况下，我们发现，动力学尺度的级联是占主导地位的KAW-like波动在$β_p=1$，而低的$β$的情况下，提出了一个更复杂的方案，表明同时存在不同类型的波动。然而，在这两种制度中，离子伯恩斯坦型波动在最小尺度上的不可忽视的作用似乎出现了。
2017-10-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
