Statistical properties of small-amplitude Langmuir waves in the Earth’s electron foreshock

0306317 - ÚFA 2008 RIV US eng J - Článek v odborném periodiku
Musatenko, K. - Lobzin, V. - Souček, Jan - Krasnoselskikh, V. V. - Décréau, P.
Statistical properties of small-amplitude Langmuir waves in the Earth’s electron foreshock.
[Statistické vlastnosti Langmuirových vln o malé amplitudě v oblasti před zemskou rázovou vlnou.]
Planetary and Space Science. Roč. 55, č. 15 (2007), s. 2273-2280. ISSN 0032-0633. E-ISSN 1873-5088
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z30420517
Klíčová slova: Langmuir waves * Electron foreshock * Density inhomogeneities * Probability density functions * Beam-plasma instability * Plasma waves * Kinetic waves and instabilities
Kód oboru RIV: BL - Fyzika plazmatu a výboje v plynech
Impakt faktor: 1.842, rok: 2007

We present the results of a statistical study of Langmuir waves observed by the Cluster spacecraft in the Earth’s electron foreshock. To classify the probability density distributions of the logarithms of the wave energies, Pearson technique is used. We show that experimental distributions can be better approximated by Beta distribution or Pearson Type IV distribution rather than by a normal distribution predicted by the stochastic growth theory. This conclusion agrees with the results of numerical simulations that were previously performed with the use of a model for Langmuir wave propagation in unstable plasma with random inhomogeneities. The main reason for deviations of empirical distributions from a normal distribution is probably related to the effective number of regions, where the waves grow, which is not sufficiently large for the central limit theorem to be applicable. For two of seven events such deviations may be partially attributed to the effects of thermal Langmuir waves.

V tomto článku prezentujeme výsledky statistické studie Langmuirových vln pozorovaných družicemi Cluster v oblasti zemského elektronového foreshocku. Pearsonova metoda byla použita ke klasifikaci rozdělovacích funkcí logaritmu energie pozorovaných vln. Studie ukazuje, že pozorované distribuce lze lépe aproximovat beta-rozdělením nebo distribucemi Pearsonovy čtvrté třídy než pomocí normálního rozdělení předpovídaného teorií stochastického růstu. Tento závěr je v souladu s výsledky numerických simulací založených na modelu šíření Langmuirových vln v plazmatu s náhodnými fluktuacemi hustoty. Hlavní příčinou odchylky pozorovaných distribucí od normalího rozdělení je zřejmě malý efektivní počet lokalizovaných oblastí, kde dochází k růstu vln, který neumožňuje aplikovat větu o centrální limitě. Ve dvou ze sedmi studovaných případů může k odchylce významněji přispívat i přítomnost termálních Langmuirových vln.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0159382