Download El viento solar y su interacción con la magnetósfe

El transporte de las astropartículas
en la heliosfera y magnetosfera
Sergio Dasso1,2
1
Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE), CONICET-UBA, Argentina
2 Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA, Argentina
Departamento de Física
Juan José Giambiagi
Astropartículas y Física Solar – LAGO. Univ. San Francisco de Quito, 20-24 enero, 2014
Clase 5:
•Población de APs en el viento solar
•Ingreso de GCRs a la heliosfera
•Transporte de APs en heliosfera
•Transporte de APs en magnetosfera
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However, from the 90’s it is
believed that there are two
different mechanisms
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Aceleradores de CRs dentro de la heliosfera
Flares: impulsivos, reconección
magnética
Choques: graduales, origen
controversial de las semillas, no
es clara la eficiencia de choques
coronales/IP
However, from the 90’s it is
believed that there are two
different mechanisms
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Transporte de partículas solares
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Ranges of all GLEs events
Solar Energetic Particles (SEPs) can:
from Jul 2000 to Dec 2006
 Travel along B connected to SW & magnetosphere
 Enter into de polar caps
 Reach low altitudes
Length travelled by energetic particles
from injection and arrival time of particles
Parker spiral: D ~ 1.2 AU
with different energies
Interplanetary magnetic
field lines
emission
particles
Topology of IMF is crucial
for propagation of
energetic particles
Earth
ICMEs: D > 1.2 UA
Earth
Masson et al., A&A 2012
Velocity dispersion analysis
(13-130 MeVs + NMs ~ GeV)
However, from the 90’s it is
believed that there are two
different mechanisms
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Ondas de choques y sitios de reconección
magnética son aceleradores de partículas
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Viaje de Rayos Cósmicos ExtraHeliosféricos
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El borde de la heliosfera
•Voyager 1 y 2:
-Objetos mas lejanos construidos por el hombre
-Gemelas con diferentes trayectorias, viajan unas
4 UA por año
-V1 fue lanzado en 1977
•V1 cruzó la 1er frontera de la heliosfera (~94 UA)
el 17/12/2004 y entró en la funda magnética
(donde se mezclan el VS y el gas interestelar)
Voyager 1
•El VS se frena como los autos al llegar a un
embotellamiento (el campo magnético se acumula
como lo hace la densidad de autos)
•Se cree que V1 ingresó en el medio interestelar
en agosto de 2012, pero recién se pudo confirmar
luego de análisis exhaustivos en sep 2013
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-277
•Posición actual de V1 y V2 (on line) en:
http://voyager.jpl.nasa.gov/where/index.html
Burlaga et al., Science, 2005
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Película (peli1)
Acumulación de ‘grumos turbulentos’
en la heliofunda de la heliosfera
Aniquilación turbulenta del campo magnético ordenado ‘en sectores’, con consecuente
dispersión de CRs. Simulaciones numéricas y Observaciones de Voyager 2
Opher et al., ApJ, 2011
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Acumulación de ‘grumos’ en el frente del
sistema solar
http://voyager.jpl.nasa.gov/news/probes_suggest.html
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Película (peli2)
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Modulación y ciclo solar
• En máximo mayor modulación:
- mayor B → menor κ⊥
- mayor cantidad de GMIRs (barreras)
• En mínimo menor modulación:
- menor B → mayor κ⊥
- menor cantidad de GMIRs
Cada 11 años se invierte la polaridad del dipolo solar y consecuentemente,
el mecanismo de ‘drift’ produce cambios en dirección de llegada de CRs:
[Cliver et al., 2001]
El flujo de CRs
permanece en
nivel alto durante
el mínimo solar
• A>0 (B saliente en norte): se favorece ingreso polar
• A<0 (B saliente en sur): se favorece ingreso ecuatorial
Hoja de corriente heliosférica sin
ondulaciones solo en un lapso chico
en el centro del mínimo solar.
A medida que se empieza a ondular,
el flujo disminuye
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Transport Equation for Energetic Particles
(Fokker-Planck)
K(s) depends on anisotropy of magnetic
fluctuations (λc// and λc⊥)
[e.g.., Jokipii, ApJ’66]
Charged particles are
‘guided’ by the IMF
lines, which are
dragged by the SW
Expansion/Compression of
plasma parcels
Drift Theory
(magnetic mirrors,
grad or curvature
of B, etc)
Pickup ions
(anomalous CRs)
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Anomalía del atlántico sur
(descubierta en 1958)
Es causada por que la Tierra NO es
concéntrica con el dipolo
geomagnético
Región en la que el cinturón de radiación de van Allen
se acerca a la Tierra (alcanza h~200 km)
Mapa del fallas en computadoras de satétile
Mapa del nivel de radiación a
altitud 560 km
Fallas en naves espaciales son más comunes sobre el Atlántico Sur.
La debilidad local del campo magnético terrestre permite un nivel más elevado de partículas
cargadas que pueden dañar los sistemas electrónicos a bordo
Los científicos y operadores de satélites tratan de blindar instrumentos y computadoras para protegerlas
de partículas energéticas espaciales. Limitan su uso cuando circulan a través de la Anomalía
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Aquarius/SAC-D Observatory Instruments ( 7)
SAC-D Payload ( 5)
• ICARE (Influence of Space Radiation on Advanced Components)- CNES
•Effect of cosmic radiation on advanced electronic components
Results from ICARE on SAC-C
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Rigidity: R=cp/q
Un rayo cósmico que se acerca a la Tierra, primero se encuentra
con el campo geomagnético. Este campo magnético, dependiendo
de la energía y otras propiedades de la partículas, repele la
partícula. Aquellas que logran pasar, son deflectadas por el campo
magnético. Computadoras son usadas para simular como viajan
los rayos cósmicos en este campo magnético, y determinar así de
donde arrivan (su dirección asintótica o "asymptotic direction").
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Buenos Aires at 34°32’S, 58°26’W
Variación secular
(evolución temporal de Bgeo)
a)
Dipolo centrado
b) Dipolo
descentrado
c) IGRF
d) IGRF+TSY01
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Fin clase 5