The dissipation processes which transform electromagnetic energy into kinetic particle energy in space plasmas are still not fully understood. Of particular interest is the distribution of the dissipated energy among different species of charged particles. The Jovian magnetosphere is a unique laboratory to study this question because outflowing ions from the moon Io create a high diversity in ion species. In this work, we use multispecies ion observations and magnetic field measurements by the Galileo spacecraft. We limit our study to observations of plasmoids in the Jovian magnetotail, because there is strong ion acceleration in these structures. Our model predicts that electromagnetic turbulence in plasmoids plays an essential role in the acceleration of oxygen, sulfur, and hydrogen ions. The observations show a decrease of the oxygen and sulfur energy spectral index γ at ∼30 to ∼400 keV/nuc with the wave power indicating an energy transfer from electromagnetic waves to particles, in agreement with the model. The wave power threshold for effective acceleration is of the order of 10 nT2Hz−1, as in terrestrial plasmoids. However, this is not observed for hydrogen ions, implying that processes other than wave‐particle interaction are more important for the acceleration of these ions or that the time and energy resolution of the observations is too coarse. The results are expected to be confirmed by improved plasma measurements by the Juno spacecraft.

We use the magnetic field measurements from four spacecraft of the Cluster-II mission (three events from 2005 to 2015) for the analysis of turbulent processes in the Earth's magnetotail. For this study we conduct the spectral, wavelet and statistical analysis. In the framework of statistical examination, we determine the kurtosis for selected events and conduct extended self-similarity evaluation (analysis of distribution function moments of magnetic field fluctuations on different scales). We compare the highorder structure function of magnetic fluctuations during dipolarization with the isotropic Kolmogorov model and threedimensional log-Poisson model with She-Leveque parameters. We obtain power-law scaling of the generalized diffusion coefficient (the power index that varies within the range of 0.2-0.7). The obtained results show the presence of superdiffusion processes. We find the significant difference of the spectral indices for the intervals before and during the dipolarization. Before dipolarization the spectral index lies in the range from − 1.68 ± 0.05 to −2.08 ± 0.05 (∼ 5/3 according to the Kolmogorov model). During dipolarization the type of turbulent motion changes: on large timescales the turbulent flow is close to the homogeneous models of Kolmogorov and Iroshnikov-Kraichnan (the spectral index lies in the range from −2.20 to −1.53), and at smaller timescales the spectral index is in the range from −2.89 to −2.35 (the Hall-MHD model). The kink frequency is less than or close to the average value of the proton gyrofrequency.The wavelet analysis shows the presence of both direct and inverse cascade processes, which indicates the possibility of self-organization processes, as well as the presence of Pc pulsations.

Abstract. We use the ferroprobe measurements from four spacecraft of Cluster-2 mission (3 events from 2005 to 2015) for the analysis of turbulent processes in the Earth's magnetotail. For this study we conduct the spectral, wavelet and statistical analysis. In the framework of statistical examination, we determine the kurtosis for selected events and conduct extended selfsimilarity evaluation (analysis of distribution function moments of magnetic field fluctuations on different scales). We compare high order structure function of magnetic fluctuations during dipolarization with isotropic Kolmogorov and three-dimensional The wavelet analysis shows the presence of both direct and inverse cascade processes, which indicates the possibility of self-organization processes, as well as the presence of Pc pulsations. 15Copyright statement.

Дослідження процесів у хвості магнітосфери істотно ускладнюються наявністю турбулентності за рахунок розвитку нестійкостей, у результаті яких відбувається «катастрофічна» перебудова потоку і структури магнітного поля. Складні турбулентні процеси, які спостерігаються у магнітосфері Землі, не вдається описати в рамках аналітичних моделей МГД-течій. Для розгляду властивостей турбулентності на великих часових і просторових масштабах слід залучати методи статистичної фізики і каскадні моделі, розвинені в гідродинамічних теоріях. При цьому з експерименту вдається визначити статистичні властивості турбулентності, пов'язані з масштабною інваріантністю. Даний підхід дозволяє отримати уявлення про фізичні властивості турбулентності плазми і дає можливість якісно і кількісно описати процеси переносу в турбулентних областях. В ході роботи проаналізовано властивості дрібномасштабної розвиненої турбулентності у хвості магнітосфери Землі за вимірами ферозондових магнітометрів трьох космічних апаратів місії «Кластер-2» з частотою опитування 22.5 Гц для 17 жовтня 2005 року. Для досягнення поставленої цілі було використано фрактальні та мультифрактальні методи дослідження, які були доповнені спектральним та вейвлет-аналізом. Зокрема було проведено: аналіз крил функції густини ймовірності флуктуацій магнітного поля (фрактальний розгляд); аналіз розширеної самоподібності (ESS-аналіз, мультифрактальний розгляд); аналіз спектральної густини потужності (спектральні дослідження); аналіз амплітуди та wavelet power spectral сигналу (вейвлет-аналіз). В ході виконання роботи отримані залежності порівнювалися з наявними на сьогодні моделями опису як однорідних, так і неоднорідних турбулентних процесів. В результаті проведеного аналізу можна зробити висновок, що функція розподілу флуктуацій магнітного поля під час суббурі вказує на негауссову статистику процесів, а також на надлишок великомасштабних збурень, що генеруються джерелом. При порівнянні структурних функцій флуктуацій магнітного поля під час ініціації суббурі із моделями Колмогорова, Крейчнана та ізотропною логпуасонівською 3D-моделлю із параметрами Ше і Левека отримано, що дані турбулентні процеси неможливо описати ізотропними однорідними моделями, і, крім того, вони характеризуються наявністю супердифузії. Відмічається суттєва відмінність спектрального індексу для моментів до і під час ініціювання суббурі: так, до суббурі спектральний індекс приблизно відповідає до моделі Колмогорова, а під час суббурі він близький до індексу у моделі електрон-магніто-гідродинамічної турбулентності. Вейвлет-аналіз показав наявність як прямих, так і зворотних каскадних процесів, а також наявність Pс-пульсацій.

Ë. Êî çàê 1,2 , Á. Ïåò ðåí êî 1 , Å. Êðîí áåðã 3 , Å. Ãðè ãî ðåí êî 4 , Å. Ëóè 5 , Ñ. ×å ðåì íûõ 2 1 Êè åâ ñêèé íà öè î íàëü íûé óíè âåð ñè òåò èìå íè Òà ðà ñà Øåâ ÷åí êî óë. Âëà äè ìèð ñêàÿ 64/13, Êèåâ, Óêðà è íà, 01601 2 Èíñòè òóò êîñ ìè ÷åñ êèõ èñ ñëå äî âà íèé Íà öè î íàëü íîé àêà äå ìèè íàóê Óêðàèíû è Ãîñóäàðñòâåííîãî êîñìè÷åñêîãî àãåíòñòâà Óêðà è íû Ïðî ñïåêò Àêàäåìèêà Ãëóø êî âà 40, êîðï. 4/1, Êèåâ, Óêðà è íà, 03680 3 Èíñòè òóò Ìàê ñà Ïëàí êà Þñòóñ-ôîí-Ëè áèã-Âåã 3, Ãåò òèí ãåí, Ãåð ìà íèÿ, 37077 4 Èíñòè òóò êîñ ìè ÷åñ êèõ èñ ñëå äî âà íèé Ðîññèéñêîé àêà äå ìèè íàóê óë. Ïðîô ñî þç íàÿ 84/32, Ìîñêâà, Ðîññèéñêàÿ Ôåäåðàöèÿ, 117997 5 Óíè âåð ñè òåò èìå íè Äaeî íà Õîï êèí ñà Ëà ó ðåë, øòàò Ìåðèëåíä, ÑØÀ, 11100 Ñïåê òðû òóð áó ëåí òíîñ òè â îá ëàñ òè äè ïî ëÿ ðè çà öèè ìàã íèò íî ãî ïîëÿ Ïðî à íà ëè çè ðî âà íî íà ëè ÷èå íå îäíî ðîä íîñ òåé òóð áó ëåí òíûõ ïðî öåññîâ è ïî ëó ÷å íû ñïåê òðû òóð áó ëåí òíîñ òè â îá ëàñ òÿõ äî è âî âðå ìÿ äèïî ëÿ ðè çà öèè ìàã íèò íî ãî ïîëÿ â õâîñ òå ìàã íè òîñ ôå ðû Çåì ëè ïî èç ìåðå íè ÿì ÷å òû ðåõ êîñ ìè ÷åñ êèõ àï ïà ðà òîâ ìèñ ñèè «Êëàñ òåð-2» (ñî áûòèå 21 ñåí òÿá ðÿ 2005 ã.). Ñïåê òðàëü íûé è âåé âëåò-àíà ëèç áûëè äîïîë íå íû èñ ñëå äî âà íè ÿ ìè ýêñ öåñ ñà ôëóê òó à öèé ìî äó ëÿ ìàã íèò íî ãî ïîëÿ. Ïî ëó ÷å íî, ÷òî â îá ëàñ òè äè ïî ëÿ ðè çà öèè ìàã íèò íî ãî ïîëÿ â õâîñòå ìàã íè òîñ ôå ðû íà áëþ äà þò ñÿ: óìåíü øå íèå ãî ðè çîí òàëü íîé ñîñòàâ ëÿ þ ùåé ìàã íèò íî ãî ïîëÿ â äî ëÿõ õâîñ òà è óâå ëè ÷å íèå âåð òè êàëüíîé ñî ñòàâ ëÿ þ ùåé; èç ìå íå íèå ýêñ öåñ ñà; íà ëè ÷èå ìîù íûõ Pc5-è Pc4ïóëü ñà öèé, à òàê aeå ïðÿ ìûõ è îá ðàò íûõ êàñ êà äîâ; èç ëîì â ñïåê òðàõ íà ÷àñ òî òàõ, ìåíü øèõ ÷åì ãè ðî ÷àñ òî òà ïðî òî íîâ; èç ìå íå íèå õà ðàêòå ðà òóð áó ëåí òíûõ äâè aeå íèé íà ðàç íûõ âðå ìåí íûõ ìàñ øòà áàõ (íà áîëü øèõ âðå ìåí íûõ ìàñ øòà áàõ òóð áó ëåí òíûå òå ÷å íèÿ ñî îò âå òñòâó þò îä íî ðîä íûì ìî äå ëÿì Êîë ìî ãî ðî âà è Èðîø íè êî âà-Êðàé ÷íà íà, à íà ìåíü øèõ âðå ìåí íûõ ìàñ øòà áàõ òóð áó ëåí òíàÿ ñå ðå äà îïè ñû âàåò ñÿ ìî äåëüþ ýëåê òðîí-ìàã íè òî ãèä ðî äè íà ìè ÷åñ êîé òóð áó ëåí òíîñòè). Èñïîëü çóÿ èç ìå ðå íèÿ íà ðàç íûõ êîñ ìè ÷åñ êèõ àï ïà ðà òàõ, óäà ëîñü îöå íèòü ñêî ðîñòü òå ÷å íèÿ ïëàçìû â õâîñòîâîì íàïðàâëåíèè. Êëþ ÷å âûå ñëî âà: òóð áó ëåí òíûå ïðî öåñ ñû, õâîñò ìàã íè òîñ ôå ðû Çåì ëè, Ðñ-ïóëü ñà öèè, ñïåê òðû òóð áó ëåí òíîñ òè.