Evolución dinámica de la turbulencia en el viento solar

• Autores: Ruiz, María Emilia
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Dasso, Sergio Ricardo
• Materia: MAGNETOHIDRODINAMICA; VIENTO SOLAR; TURBULENCIA; METEOROLOGIA ESPACIAL; PLASMA; MAGNETOHYDRODYNAMICS; SOLAR WIND; TURBULENCE; SPACE WEATHER; PLASMA
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La turbulencia es ubicua en el universo. Tanto observaciones remotas en el mediointerestelar local como observaciones in situ en el viento solar (VS) han mostrado evidenciasobre la presencia de dinámica turbulenta en estos escenarios. El VS provee eltúnel de viento con mayor número de Reynolds que permite estudiar turbulencia magnetohidrodinámica (MHD) con métodos de observación in situ. En este trabajo se estudia laevolución de la turbulencia MHD en el VS, caracterizando el proceso de envejecimientoy rejuvenecimiento de los estados turbulentos inicialmente desarrollados cerca del Sol. Como herramienta de diagnóstico de la turbulencia empleamos la función de correlaciónespacial R y la longitud de correlación asociada λ, calculadas ambas a partir de observacionesrealizadas in situ en el VS por las sondas Helios 1, Helios 2, ACE y Ulysses. Enesta tesis se muestra que en turbulencia MHD existe para R una escala de autosimilaridaddada por λ, y por primera vez se calcula el exponente espectral de las fluctuacionesmagnéticas con una base estadística de 10 años. Realizamos un estudio evolutivo de laescala de similaridad en término de la edad de las parcelas de plasma. Además, caracterizamosla función de distribución de probabilidad (FDP) de λ a diferentes distanciasheliocéntricas para dos regímenes de viento caracterizados por valores diferentes del betade protones. Encontramos que la FDP de λ es lognormal y bi-modal, presentando diferentesparámetros en cada régimen, consistente con la variedad de procesos multiplicativosy no lineales que tienen lugar en el VS. Investigamos las propiedades anisótropas de lasfluctuaciones a diferentes heliodistancias respecto del campo medio Bₒ. Mostramos queel VS rápido y el VS lento no son intrínsecamente diferentes, sino que la diferente manifestación de la anisotropía en estos regímenes es consecuencia de la evolución dinámicade las fluctuaciones, independiente de la velocidad del viento e incluso de la etapa delciclo de actividad solar. La cascada direccional de energía da lugar a una migración dela energía desde vectores de onda paralelos a Bₒ hacia vectores de onda perpendicularesa Bₒ a medida que el viento envejece.
Turbulence is ubiquitous in the Universe. Both, remote observations in the local interstellarmedium and in situ observations in the Solar Wind (SW) have shown evidencefor the presence of turbulent dynamics in these scenarios. The SW provides the windtunnel with highest Reynolds number where to study magnetohydrodynamics (MHD)turbulence by means of observational in situ techniques. In this work we study the evolutionof MHD turbulence in the SW, characterizing the process of aging and rejuvenationof the turbulent states initially developed near the Sun. As a diagnostic tool of the turbulencewe employ the spatial correlation function R and the associated correlation lengthλ, both estimated from in situ SW observations performed by the spacecrafts Helios 1, Helios 2, ACE y Ulysses. In this Thesis we show that in MHD turbulence exists a scale ofself-similarity for R given by λ, and for the first time we estimate the spectral exponent ofthe magnetic fluctuations with an extense statistical data base of ten years. We performan evolutive study of the self-similarity scale in terms of the age of the plasma parcels. Besides, we characterize the probability distribution function (PDF) of λ at different heliocentricdistances for two SW regimes distinguished by different values of proton beta. We find that the PDF of λ is lognormal and bi-modal, displaying distinct parametersin each regime, consistent with the variety of non-linear multiplicative processes takingplace in the SW. We investigate the different anisotropic properties of the fluctuationsat different heliodistances with respect to the mean field Bₒ. We show that the fast andslow SW are not intrinsically different, but the different manifestation of anisotropy inthese regimes is a consequence of the dynamic evolution of the fluctuations, independentof wind speed and even of the activity solar cycle. Energy directional cascade leads to amigration of energy from wave vectors parallel to Bₒ to wave vectors perpendicular to Bₒ as the wind age.
Fil: Ruiz, María Emilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.