Multiskalige Aspekte: Wenn die Kopplung über mehrere Skalen die Dynamik der Plasmen im Sonnensystem bestimmt

Die Sonne, der Sonnenwind und Magnetosphären zeigen nichtlineare Prozesse, die über ein breites Spektrum von Raum- und Zeitskalen koppeln können. Diese multiskaligen Prozesse können zentral für die Dynamik von weit vom Gleichgewicht entfernten Plasmen sein, in denen kollisionslose Prozesse dominieren. Diese Präsentation bietet Höhepunkte aus zwei miteinander verbundenen Ansätzen zur Verbesserung unseres Verständnisses von multiskaligen Prozessen in Plasmen des Sonnensystems. Aus der Plasmaphysik: Wenn ausreichend Vereinfachungen vorgenommen werden können, können wir die Plasmadynamik aus ersten Prinzipien untersuchen. Die nichtlineare Streuung und Beschleunigung energetischer Teilchen in Stromblättern, durch Wechselwirkungen zwischen Wellen und Teilchen sowie in Stößen, kann aus nicht selbstkonsistenten Einzelteilchendynamiken angegangen werden, die die vollständige nichtlineare Physik, einschließlich niederdimensionalem Chaos, berücksichtigen. Die Physik von Stößen, Rekombination und deren Zusammenspiel mit Turbulenz kann durch vollständig kinetische selbstkonsistente Simulationen angegangen werden, wenn auch mit Einschränkungen hinsichtlich der physikalischen Dimension und des Bereichs der aufgelösten Skalen. Wenn sprunghafter Energie- und Impulstransport ein emergentes Prozess ist, dann kann er durch reduzierte Modelle erfasst werden. Aus den Daten: Die gesamte Dynamik wird in ihrer ganzen Fülle in den Beobachtungen offenbart. Eine Fülle von in-situ und Fernbeobachtungen steht zur Verfügung von den schnellsten physikalischen Zeitskalen von Interesse bis hin zu mehreren Solarzyklen. Prinzipiell ermöglichen diese das Studium spezifischer physikalischer Prozesse, wie Rekombination und Turbulenz, sowie systemweite Prozesse wie die Dynamik der Magnetosphären, die alle vollständig multiskalige und nichtlineare sind. In der Praxis hängt die Bestimmung der Physik aus Beobachtungen davon ab, robuste, reproduzierbare Muster und Beziehungen aus Mehrpunktdaten in diesen inhomogen gesampelten, nicht zeitstationären Systemen zu etablieren. Neben der Bereitstellung grundlegender physikalischer Einblicke können diese quantitative Schätzungen des Raumwetterrisikos liefern.