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		<citationkey>Marchezi:2020:EvULAc</citationkey>
		<title>Evaluation of ULF activity on the electron transportation in the outer radiation belt</title>
		<alternatetitle>Avaliação da atividade de ondas ULF no transporte de elétrons no cinturão de radiação externo</alternatetitle>
		<course>GESAST-CEA-SESPG-INPE-MCTIC-GOV-BR</course>
		<year>2020</year>
		<date>2020-05-19</date>
		<thesistype>Tese (Doutorado em Geofísica Espacial/Ciências do Ambiente Solar-Terrestre)</thesistype>
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		<author>Marchezi, José Paulo,</author>
		<committee>Alves, Maria Virginia (presidente),</committee>
		<committee>Alves, Lívia Ribeiro (orientadora),</committee>
		<committee>Silva, Lígia Alves da (orientadora),</committee>
		<committee>Sibeck, David Gary (orientador),</committee>
		<committee>Silva Souza, Vitor Moura Cardoso e,</committee>
		<committee>Lucas, Aline de,</committee>
		<committee>Rojas, Flávia Reis Cardoso,</committee>
		<e-mailaddress>jpmarchezi@gmail.com</e-mailaddress>
		<university>Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)</university>
		<city>São José dos Campos</city>
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		<keywords>Radiation belts, ULF waves, magnetosphere, diffusion coefficients, cinturões de radiação, ondas ULF, magnetosfera, coeficiente de difusão.</keywords>
		<abstract>Van Allens radiation belts consist of two regions with entrapment of charged particles in the Earths magnetic field: inner and outer belts. The inner belt is composed mainly of protons with energies between 100 keV and a few hundred MeV. The outer belt is primarily consisting of high-energy electrons, ranging from dozens of keV to a few dozen MeV. Those particles rotate around the field line, mirroring movement along the magnetic field line and a drift movement around the Earth. Each movement has a particular time and is associated with an adiabatic invariant. Changes in the configuration of the solar magnetic field influence the solar wind and, consequently, all planets and spaceships within the heliosphere can be affected by disturbances of the solar wind. Interplanetary Coronal Mass Ejections (ICME) and fast solar wind High-Speed Streams (HSS), cause disturbances in the Earths magnetosphere, including radiation belts from Van Allen. ICME events are more frequent during the growing phase of the solar cycle, while HSS is more critical during the declining period. The characteristics of the disturbances observed in the flux of electrons from the outer radiation belt due to these events are also different. Since October 2012, NASA initiated the Van Allen Probes mission that monitors, among other parameters, the magnetic field and the variation of particles in the radiation belts. The main objective of this work is to describe, based on observational data, the radial diffusion mechanism in the presence of ULF waves. For this, it is necessary to explain the role of ULF waves in the frequency bands corresponding to the natural oscillations of the magnetosphere, that is, Pc4 and Pc5, observed in the region of the external radiation belt, during periods of increased relativistic electron flux in the outer radiation belt. The energy penetration capacity as a function of the L-shell of the magnetosphere was investigated for the different frequency ranges considered in this research. The radiation belt events were investigated when related to HSS and ICME occurrences. Statistical results considering all ICMEs and HSS during the Van Allen Probes era show that for both solar wind structures, solar wind plasma parameters are strongly related to the radiation belt response at L &#8722; shell = 5 RE, and on average they show a higher magnitude compared to those related to decrease in particle flux. Also, the ULF wave power is obtained as being more intense throughout enhancement events. Finally, we compare the integrated ULF wave power measured by the satellites and obtained via empirical modeling, for each L-shell, the results show that the empirical model overestimates integrated power for all the investigated L-shells and it discrepancy is increased at higher L-shells. RESUMO: Os cinturões de radiação de Van Allen consistem em duas regiões com aprisionamento de partículas carregadas no campo magnético da Terra: cinturão interno e externo. O cinturão interno é composto principalmente de prótons com energias entre 100 keV e algumas centenas de MeV. O cinturão externo, é composto principalmente por elétrons de altas energias, variando de dezenas de keV e algumas dezenas de MeV. Essas partículas realizam três movimentos periódicos: giro em torno da linha de campo, movimento de espelhamento ao longo da linha de campo magnético e um movimento de deriva em torno da Terra. Cada movimento possui um tempo característico e está associado a um invariante adiabático. As mudanças na configuração do campo magnético solar influenciam o vento solar e, consequentemente, todos os planetas e espaçonaves dentro da heliosfera podem ser afetados por perturbações do vento solar. As Ejeções de Massa Coronal Interplanetárias (Interplanetary Coronal Mass Ejection - ICMEs) e os feixes rápidos do vento solar (High Speed Streams - HSS), causam distúrbios na magnetosfera da Terra, incluindo os cinturões de radiação de Van Allen. Os eventos de ICME são mais frequentes durante a fase crescente do ciclo solar, enquanto os HSS são mais importantes durante a fase de declínio. As características dos distúrbios observados no fluxo de elétrons do cinturão de radiação externo devido a esses eventos também são diferentes. Desde outubro de 2012, a NASA iniciou a Missão Van Allen Probes que monitora o campo magnético e a variação de partículas nos cinturões de radiação. O objetivo principal deste trabalho é descrever, a partir de dados observacionais, o mecanismo de difusão radial na presença de ondas ULF. Para isso, é preciso descrever o papel das ondas ULF nas faixas de frequências correspondentes as oscilações naturais da magnetosfera, ou seja, Pc3, Pc4 e Pc5, observadas na região do cinturão externo de radiação, durante períodos de aumento de fluxo de elétrons relativísticos no cinturão externo de radiação. Serão investigadas a capacidade de penetração de energia em função das camadas L (L-shell) da magnetosfera, para as diferentes faixas de frequência consideradas nessa pesquisa. Com a finalidade de associar os eventos a perturbações geomagnéticas, serão considerados os eventos relacionados a ocorrências de HSS e ICME. Os resultados estatísticos, considerando todos os ICMEs e HSS durante a era de Van Allen Probes, mostram que, para ambas as estruturas de vento solar, os parâmetros do plasma de vento solar estão fortemente relacionados à resposta do cinto de radiação em L &#8722; shell = 5 RE e, em média, mostram uma magnitude maior em comparação com aqueles relacionado à diminuição do fluxo de partículas. Além disso, a potência da onda ULF é obtida como sendo mais intensa durante os eventos de aprimoramento. Por fim, comparamos a potência de onda ULF integrada medida pelos satélites e obtida por modelagem empírica, valor de L-shell, os resultados mostram que o modelo empírico superestima a potência integrada para cada valor de L-shell investigadas e sua discrepância é aumentada em L-shell mais altos.</abstract>
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