Identification and characterization of interplanetary magnetic clouds

• Autor(a) principal: Arian Ojeda González
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/02.20.19.07

Nas Ejeções de Massa Coronal Interplanetária (ICMEs), há um subconjunto específico, onde o plasma possui um campo magnético bem estruturado em forma de corda de fluxo chamado de nuvem magnética (MC). As características principais são: o aumento da intensidade do campo magnético em relação ao valor médio no vento solar circundante, a rotação suave do vetor campo magnético, com duração na ordem de um dia e, a baixa densidade de prótons. Em consequência do rápido movimento das MCs em relação ao vento solar circundante, o plasma e as linhas de campo magnético se acumulam na frente da nuvem numa região chamada de bainha magnética. As MCs são importantes devido ao efeito sobre a atividade geomagnética. Dependendo das características, o plasma no interior da nuvem tem um acoplamento eletrodinâmico com a magnetosfera da Terra. O objetivo desta tese foi desenvolver uma metodologia para identificar e, posteriormente, caracterizar a dinâmica das MCs no meio interplanetário a partir de sinais recebidos pelos satélites. Nem sempre é possível usar os dados de plasma no vento solar (SW) devido à in-disponibilidade para fazer esta identificação. Neste trabalho as ferramentas usadas foram: entropia espaço temporal, expoentes de persistência, transformada wavelet discreta e o método de mínima variãncia. Para isso, utilizou-se os dados do satélite ACE, localizado no ponto de Lagrange LI à 1.5 milhões de km da Terra. Dos dez instrumentos abordo do ACE, foram utilizados dois deles, o SWEPAM e o MAG que medem dados de plasma e campo magnético, respectivamente. Utilizou-se os sistemas de coordenadas GSE e GSM, com resolução temporal de 16 s, porém alguns resultados foram gerados com dados em outras resoluções temporais. As ferramentas físico-matemáticas citados foram testados, em 41 MCs identificadas anteriormente por outros autores, na região da bainha de plasma, da nuvem, e na região após nuvem visando validar a metodologia. A base física para a utilização das técnicas foi a existência de características relacionado com as ocorrências de MC, pois verificamos que as MCs tem um campo magnético ordenado, auto correlacionado, com poucas flutuações e com aumento da memoria na serie temporal. Das ferramentas utilizadas foi desenvolvido um grupo de índices relacionadas com a entropia (IE), o comportamento e as características de persistência, e os coeficientes wavelet. Os índices são calculados continuamente em janelas de 11.11 h em vários intervalos de vento solar. Eles auxiliam numa rápida identificação dos candidatos à MCs no vento solar. Foi utilizado a técnica de Análise de Mínima Variãncia (MVA) para determinar a direção de rotação do campo magnético dentro das MCs e a orientação do eixo das mesmas. Assim, as fronteiras da região da MC ficaram bem delimitadas. Nos casos utilizados para teste a metodologia mostrou-se útil. Comprovou-se a eficiência das ferramentas utilizadas, pois foi possível identificar novas MCs. Também foi estudado dois casos onde duas MCs interagem. Para isso, foi necessário gerar mapas bidimensionais para visualizar as linhas de campo magnético, isto foi feito com uma técnica de reconstrução utilizando a equação diferencial de Grad-Shafranov (GS). No primeiro caso, onde duas MCs interagem, observa-se reconexão magnética, além de encontrar lâminas de correntes nessa região. A técnica dos coeficientes wavelet auxiliou na identificação do ponto X de reconexão. No segundo caso estudado, o ponto X de reconexão não é observado. Esses resultados concordam com a física do problema, das possíveis combinações de tipos de cordas de fluxos interagindo só vão se reconectar aqueles onde os campos magnéticos entre eles tenham sentidos opostos. A contribuição desta tese é a criação de uma nova metodologia para identificação e caracterização das MCs, utilizando novas ferramentas, até então não experimentadas, com as outras já existentes. A metodologia pode ser ajustada, em num curto prazo de tempo, como um produto eficiente para estudar variabilidade do Clima Espacial.