太阳风湍流中局地背景磁场下的结构函数指数特征
吴红红1
涂传诒1
王新2
何建森1
杨利平3
1.北京大学地球与空间科学学院,北京 1008712.北京航空航天大学空间与环境学院,北京 1000833.中国科学院国家空间科学中心,北京 100190
摘要：太阳风是天然的磁流体湍流实验室.当前流行的描述磁流体湍流的临界平衡串级模型,预测平行局地背景磁场的谱指数为-2.小波变换分析和结构函数分析是得到相对于局地背景磁场的谱指数各向异性的两个主要方法.前人的工作得到了太阳风中平行局地背景磁场的谱指数为-2的观测结果.然而,这一结果被认为是受到了太阳风中的间歇或结构的影响.一方面,去除间歇后,小波变换分析得到的平行谱指数为-1.63.去除结构后,结构函数分析得到的平行谱指数为-1.63.两个方法得到的结果都不支持临界平衡串级模型在太阳风中的应用.另一方面,前人利用小波变换分析,考虑平行和垂直磁场条件的精确性,发现当要求严格平行局地背景磁场条件下的谱指数为-1.75,也不支持临界平衡串级.我们采用结构函数分析方法,利用WIND卫星在拉格朗日1点观测的高速太阳风数据,分析了磁场和速度的结构函数指数的各向异性.研究发现,基于更严格的局地平行条件,平行局地背景磁场的磁场结构函数指数为-0.67,平行局地背景磁场的速度结构函数指数为-0.55,在误差范围内,两者均与垂直局地背景磁场的指数接近.结果显示,中等振幅扰动的指数也是各向同性的.这一结果不支持临界平衡串级应用于描述太阳风湍流,为发展新的理论模型提供了观测依据.
关键词：太阳风湍流结构函数谱指数各向异性
分类号：P353.8(空间物理)
资助基金：国家自然科学基金(42104152)国家自然科学基金(41674171)中国博士后基金资助项目(2020M680204)中国博士后基金资助项目(BX2021006)
论文发表日期：2022-07-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 478-487 )
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