Deriving plasma densities from controlled spacecraft potential data for turbulence analysis in the Magnetosheath

Der Sonnenwind ist ein turbulentes und kompressibles Plasma, welches sich bei der Ausbreitung im Sonnensystem entgegen der Erwartung nicht adiabatisch abkühlt. Turbulente Dissipation soll bei diesem Erwärmungsprozess eine wichtige Rolle spielen. Sie passiert im Bereich sehr kleiner, kinetischer Skalen, deshalb ist es wichtig zu verstehen, wie der Energietransport von großen zu kleinen Skalen funktioniert. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, in-situ Satellitenmessungen aus dem Magnetosheath der Erde von der Magnetospheric Multiscale (MMS) Mission vom 26. Februar 2019 während der MMS Turbulence Campaign zu analysieren. Während dieser Kampagne waren die Satelliten in einer logarithmischen Linie mit unterschiedlichen Abständen angeordnet. Der erste Schritt besteht darin, eine Methode zur Herleitung von Elektron-Plasmadichten aus dem Satellitenpotential anzuwenden. Das Satellitenpotential wird mithilfe eines Ionenemitters aktiv reguliert. Durch die Herleitung wird eine höhere zeitliche Auflösung als jene von den Plasmamessgeräten erzielt und damit die Untersuchung von Sub-Ionenskalen ermöglicht. Die Genauigkeit der ermittelten Plasmadichte wird anhand eines Vergleichs mit den Plasmamessdaten bestimmt. Sowohl die bestimmte Elektronendichte als auch Magnetfeldmessungen von den vier Satelliten werden verwendet, um die statistischen Eigenschaften von Fluktuationen im Magnetosheath-Plasma zu untersuchen. Die Analyse zeigt, dass es möglich ist, die Elektronendichte aus aktiv reguliertem Satellitenpotential herzuleiten. Außerdem stimmen die Erkenntnisse der statistischen Analyse zur Intermittenz in kinetischen Skalen mit früheren Studien von MMS und anderen Satellitendaten überein. Anders als in den meisten früheren Studien werden in dieser Arbeit hochauflösende Plasmadaten aus einer speziellen Satellitenkonstellation verwendet. Die Beobachtungen sind relevant für das bessere Verständnis des Erwärmungsprozesses im Sonnenwind und der Beschreibung von anderen Weltraumplasmen. The solar wind is a turbulent compressive plasma and as it expands in the solar system, it does not cool adiabatically as expected. Turbulent dissipation is thought to play a major role in this heating effect. As this dissipation happens at the smallest, kinetic scales, it is necessary to understand how energy is transferred from large scales to small scales. The aim of this work is to analyze in-situ measurements from the Magnetospheric Multiscale (MMS) mission on February 26, 2019, during the MM