Dispersionseigenschaften magnetischer Fluktuationen auf ionenkinetischen Skalen in der Sonnenwindturbulenz

Der Sonnenwind zeichnet sich durch turbulente Fluktuationen in der Plasmageschwindigkeit sowie dem magnetischen und elektrischen Feld uber viele Grosenordnungen aus. In der schwachen-Turbulenz-Theorie konnen kleine Fluktuationen durch schwach wechselwirkende Normalmoden beschrieben werden. Die Wellen behalten dabei ihre charakteristischen Dispersionsrelationen Mit den in-situ Messungen der Multi-Satelliten Mission Cluster konnen die Dispersionsrelationen direkt und ohne Annahme der Taylor-Hypothese im Sonnenwind bestimmt werden. Die beobachteten Relationen auf ionenkinetischen Skalen decken Frequenz- und Wellenzahlbereiche verschiedener moglicher Normalmoden ab, lassen aber keine eindeutige Identifikation mit diesen zu. Um die Streuung zu erklaren, werden in dieser Arbeit zwei Effekte betrachtet, die in der turbulenten Stromung die Dispersionsrelationen modifizieren konnen. Die erste Studie berucksichtigt die lokal variierenden Hintergrundgrosen bei der Berechnung der theoretischen Dispersionsrelationen. Im Vergleich mit diesen konnen 60% der detektierten Wellen mit Normalmoden assoziiert werden. Somit erklaren die variierenden Hintergrundparameter nur einen Teil der Frequenzstreuung. In der zweiten Studie zeigt das Frequenz-Wellenzahl-Spektrum aufgrund einer um Null zentrierten Gaus-Verteilung qualitative Gemeinsamkeiten mit dem Spektrum des Random-Sweeping-Modells, bei dem kleinskalige Strukturen durch grosskalige zufallig advektiert werden. Die Standardabweichung der beobachteten Verteilung skaliert dabei starker mit der Wellenzahl als von verschiedenen Modellen der Hydro- und Magnetohydrodynamik vorhergesagt und zeigt, dass die zufallige Advektion in der Sonnenwindturbulenz auf ionenkinetischen Skalen sehr viel starker ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die kleinen magnetischen Fluktuationen auf ionenkinetischen Skalen als langlebige und koharente Wellen interpretiert werden konnen. Ihre Dispersionsrelationen sind jedoch aufgrund des Random-Sweeping-Effekts nicht klar erkennbar. Die Konzentration der Verteilung um sehr kleine Frequenzen deutet darauf hin, dass diese die dominierenden Komponenten des Wellenfeldes sind. Hoherfrequente Moden sind jedoch nicht ausgeschlossen. Die starke und systematische Frequenzverbreiterung zeigt, dass Normalmoden und Seitenbandwellen bei Beschreibung der Sonnenwindturbulenz auf ionenkinetischen Skalen berucksichtigt werden mussen.