O maser de elétron-cíclotron como mecanismo gerador da radiação quilométrica das auroras

• Autor(a) principal: Gaelzer, Rudi
• Data de Publicação: 1991
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/132968
• topic: Auroras; Masers; Radiacao quilometrica das auroras; Amplificacao de ondas eletromagneticas; Física de plasmas

Investigamos a possibilidade de amplificação de ondas eletromagnéticas no plasma situado nas proximidades dos pólos geomagnéticos a uma altitude de até cerca de cinco raios terrestres. Nesta região ocorre o fenômeno conhecido como "Radiação Quilométrica das Auroras", o qual é uma conseqüência da interação entre o vento solar e a magnetosfera. É feita inicialmente uma ampla revisão das características observacionais conhecidas do fenômeno. Em seguida, é discutido o maser de elétron-cíclotron como possível mecanismo gerador para o fenômeno. Neste sentido, é feita inicialmente uma revisão dos principais trabalhos teóricos, os quais utilizaram o mecanismo de maser na sua formulação de freqüência complexa. Por fim, principia-se um estudo da Radiação Quilométrica das Auroras fazendo uso do maser na formulação de vetor de onda complexo. Os parâmetros físicos necessários para os cálculos de amplificação foram obtidos a partir de um modelo especialmente criado, o qual reproduz de forma aproximada as condições existentes na região aurora!, supondo inclusive um particular gradiente de densidade na direção perpendicular ao campo geomagnético. Os elementos do tensor dielétrico são calculados na aproximação de plasma localmente homogêneo e a função de distribuição considerada consiste na soma de uma maxwelliana de baixa temperatura mais uma cone-de-perda do tipo Dory-Guest-Harris relativística. A relação de dispersão é resolvida exatamente, mantendo-se todos os harmônicos e ordens de raio de Larmor necessários para garantir a convergência da solução. Foram reali zados também cálculos de traçados de raios na aproximação da óptica geométrica através do método de Poeverlein. Constatou-se que quando a razão ent re as freqüências de pla.sma e de cíclotron elet rônicas é Wpe/De < O, 1, as ondas que se propagam no modo ('X t raordinário rápido são amplificadas em freqüências muito próximas à freqüência. de cíclo t ron eletrônica e em ângulos próximos à perpendicular ao campo geomagnético. No caso oposto, Wpe/De > O, 1, são necessários valores cada vez maiores da componente do vetor de onda paralela ao campo magnético para. ocorrer amplificação, a qual é progressivamente menor. Os cálculos ele traçados ele raios mostraram que a escala espacial de variação de parâmetros, perpendicularmente ao campo magnético, é um fator muito importante na amplificação, e que a distância. necessária para uma dada amplificação pode se reduzir substancialmente quando aumenta o gradiente de densidade.