Transferencia de energía y cantidad de movimiento en magnetósferas inducidas

• Autores: Romanelli, Norberto Julio
• Año de publicación: 2015
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Bertucci, César Luis Fermín; Gómez, Daniel Osvaldo
• Materia: PLASMAS ASTROFISICOS; MAGNETOSFERAS INDUCIDAS; TOPOLOGIA MAGNETICA; ONDAS DE PLASMA DE ULTRA BAJA FRECUENCIA; EROSION ATMOSFERICA; ASTROPHYSICAL PLASMAS; INDUCED MAGNETOSPHERES; MAGNETIC FIELD TOPOLOGY; ULTRA-LOW FREQUENCY PLASMA WAVES; ATMOSPHERIC EROSION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La presente tesis propone, como objetivo general, contribuir al estudio de los plasmasastrofísicos presentes en los alrededores y dentro de diferentes magnetósferasinducidas en el sistema solar, más específicamente las de Marte, Titán, Venus y elcometa P/Halley. Utilizando mediciones provistas por distintas misiones espacialesconjuntamente con herramientas teóricas, se estudian propiedades fundamentalesde las mismas y su relación con los distintos fenómenos de transferencia de energía y cantidad de movimiento entre cada uno de dichos objetos y el plasma que los rodea. Específicamente, se determinan propiedades de ondas de plasma observadas enlas cercanías de Marte y Venus por las sondas Mars Global Surveyor (MGS) y Venus Express (VEX) y su relación con inestabilidades microscópicas que derivande la interacción de sus exósferas con el viento solar. A tal fin se utiliza como marcoteórico general la descripción magnetohidrodinámica (MHD), aunque teniendo encuenta también efectos adicionales tales como la corriente de Hall y otros derivadosa partir de la teoría cinética. A partir de modelos teóricos advertimos que las ondasobservadas proveen evidencia indirecta de la pérdida de neutros atmosféricos enambos planetas. Asimismo, a partir de las ecuaciones MHD también modelamos la estructuraglobal de las magnetósferas inducidas y su dependencia con las variaciones delmedio circundante, obteniendo resultados concordantes con observaciones de lamorfología magnética provistas por MGS en el entorno marciano. La morfologíamagnética es también estudiada en el entorno del cometa Halley (en estado activo)por medio de observaciones provistas por la sonda Vega-1, permitiendo complementarestudios previos acerca de las discontinuidades situadas dentro de esta clasede magnetósferas. Gracias a observaciones provistas por la sonda Cassini, se investigarontambién los procesos de aceleración de partículas cargadas provenientes dela atmósfera de Titán. Dichos estudios muestran la importancia de las fuerzas detensión magnética en estos entornos y nos permiten derivar estimaciones del flujode partículas que pierde dicho satélite. En síntesis, el trabajo efectuado en esta tesis se ha centrado en la compleja interacción de los objetos atmosféricos mencionados con sus respectivos entornos deplasma magnetizados y ha permitido, entre otras cosas, evaluar distintos procesosde transferencia de energía y cantidad de movimiento.
The main goal of the present thesis is to contribute to the study of the astrophysicalplasmas in the surroundings and within different induced magnetospheres (IMs) inthe solar system, more specifically those of Mars, Titan, Venus and Halley's comet. By making use of measurements provided by different space missions together withtheoretical tools, we study fundamental properties of these environments and theirrelationship with different phenomena of transfer of energy and linear momentumbetween each of these objects and the plasma around them. Specifically, we determine properties of the plasma waves observed by the Mars Global Surveyor (MGS) and Venus Express spacecrafts in the surroundings of Mars and Venus, and their relationship with microscopic instabilities that ariseas a result of the interaction of their exospheres with the solar wind. To thisend, we use the magnetohydrodynamic (MHD) description as a general theoreticalframework, taking also into account additional effects such as the Hall current andother kinetic effects. From theoretical models, we find that these waves provideindirect evidence of the loss of neutral atmospheric particles in both planets. Additionally, by making use of the MHD equations, we model the global structureof the IMs and its response to variabilities on the surrounding medium. Ourresults are in agreement with observations of the magnetic field morphology obtainedby MGS in the Martian environment. The magnetic field morphology isalso studied in the surroundings of Halley's comet (in active state) by means ofmeasurements provided by the Vega-1 spacecraft. This allows to complement previousworks about the discontinuities located inside this kind of magnetospheres. Thanks to measurements provided by the Cassini spacecraft, we also investigatethe acceleration processes of charged particles originated in the atmosphere of Titan. These studies show the importance of the magnetic tension forces in theseenvironments and allow to derive estimates of the flux of particles that escapefrom this moon. In summary, the work performed in this thesis has been focused on the complexinteraction between the previously mentioned atmospheric objects and their respectivemagnetized plasma environments. Among other things, the present studyhas allowed to evaluate different processes of transfer of energy and linear momentum.
Fil: Romanelli, Norberto Julio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.