Monofraktalität im Sonnenwind auf Elektronenskalen: Erkenntnisse aus der Turbulenz kinetischer Alfvén-Wellen

Der Verlust der Skaleneinheit in turbulenten Strömungen, bekannt als multifraktale Skalierung, wird als Grundpfeiler der Turbulenz betrachtet. In der Turbulenz des Sonnenwinds kann ein monofraktales Verhalten auf Elektronenskalen beobachtet werden, im Gegensatz zu größeren Skalen, wo immer die Multifraktalität vorherrscht. Warum Skaleneinheit auf Elektronenskalen erscheint, ist ein herausforderndes theoretisches Rätsel mit wichtigen Implikationen für das Verständnis der Erwärmung und Beschleunigung des Sonnenwinds. Wir untersuchen dieses langjährige Problem mithilfe direkter numerischer Simulationen der dreidimensionalen elektronisch reduzierten Magnetohydrodynamik. Sowohl schwache als auch starke Turbulenzregime kinetischer Alfvén-Wellen werden im ausgewogenen Fall untersucht. Nach der Wiederherstellung der erwarteten theoretischen Vorhersagen für die magnetischen Spektren wird eine hochgradige multiskalare statistische Analyse durchgeführt. Diese Studie zeigt einen auffälligen Unterschied zwischen den beiden Regimen, wobei die Monofraktalität nur in schwacher Turbulenz auftritt, während starke Turbulenz multifraktal ist. Dieses Ergebnis, kombiniert mit aktuellen Studien, zeigt die Relevanz der kollisionslosen schwachen KAW-Turbulenz zur Beschreibung des Sonnenwinds auf Elektronenskalen.