مطالعه آماری پارامترهای کپه ای پلاسماهای فضایی با استفاده از داده های مربوط به بادهای خورشیدی

بادهای خورشیدی جریان های پلاسمایی ماوراءصوت و سوپرآلفنی می باشند. بادهای خورشیدی بهترین محیط برای مطالعه پدیده های پلاسمایی کم برخورد به صورت مستقیم اند. بادهای خورشیدی مشخصه تلاطمی قوی از خود نشان می دهند که مشابه آنچه در هیدرودینامیک به وسیله کولموگروف (1941) بیان شده است، می باشند. بادهای خورشیدی میدان مغناطیسی قوی از خود نشان می دهند، به همین دلیل در مگنتوهیدرودینامیک بررسی می شوند. تلاطم به طور کامل توسعه یافته یعنی تلاطم در حد اعداد رینولدز بالا، که از مقیاس های کوچک شروع شده و به مقیاس های بزرگ ختم می شوند. مقیاس های بزرگ دربرگیرنده انرژی تزریقی به سیستم می باشند. این انرژی به گرداب های کوچکتر منتقل می شود که سرانجام در کوچکترین مقیاس ها به صورت گرداب های اتلافی از سیستم خارج می شوند. پلاسماهای فضایی همچون بادهای خورشیدی برخلاف تجربیات آزمایشگاهی سیستم هایی با اعداد رینولدز بالا هستند. برای توصیف مگنتوهیدرودینامیک باید ابزار آماری قوی در دست داشته باشیم. خواص آماری تلاطم مگنتوهیدرودینامیک به وسیله تابع توزیع احتمال و توابع ساختار میدان مغناطیسی روی مقیاس های متفاوت توصیف می شوند. فرضیه خود-همگونی که توسط کولموگروف معرفی شد بیان می کند که نرخ انتقال انرژی در ناحیه اینرسی ثابت می باشد. که این منجر به قانون مقیاس برای گشتاورهای توابع ساختار شد. چون گشتاور ها و توابع توزیع احتمال توصیف یکسانی دارند، بنابراین مطابق با تئوری خود-همگونی کولموگروف ، تابع توزیع احتمال افت و خیزهای میدان مغناطیسی شکل گاوسی به خود می گیرند. علی رغم موفقیت تئوری کولموگروف در پیشگویی قانون مقیاس معروف -5/3 در طیف انرژی، تحقیقات آزمایشگاهی روی توابع توزیع افت و خیزهای میدان مغناطیسی در یک مقیاس معین انحراف از تابع گاوسی را نشان می دهد. این همان مفهوم ساختارهای ناهمگون می باشد که باعث نقض تئوری کلاسیکی کولموگروف می شود.