@PhDThesis{Moraes:2004:SiCiMo,
author = "Moraes, M{\'a}rcio Augusto Ernesto de",
title = "Simula{\c{c}}{\~o}es cin{\'e}ticas para modelagens de
fen{\^o}menos em plasma espaciais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2004",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2004-04-05",
keywords = "Plasmas espaciais, distribui{\c{c}}{\~a}o girotr{\'o}pica,
simula{\c{c}}{\~a}o por part{\'{\i}}culas, instabilidades em
plasmas, ondas em plasma, space plasmas, gyrotropic distribution,
particle simulations, plasma instabilities, plasma waves.",
abstract = "Este trabalho de Doutorado tem como objetivo estudar alguns
fen{\^o}menos em plasmas espaciais atrav{\'e}s de teorias
existentes e simula{\c{c}}{\~o}es computacionais via
part{\'{\i}}culas. Primeiramente nos concentramos em estudar os
processos envolvendo as intera{\c{c}}{\~o}es n{\~a}o lineares
entre ondas de Langmuir, eletromagn{\'e}ticas e {\'{\i}}on
ac{\'u}sticas que s{\~a}o associadas {\`a}s explos{\~o}es de
r{\'a}dio solar do tipo III. Para isto, deduzimos uma
rela{\c{c}}{\~a}o de dispers{\~a}o partindo das
equa{\c{c}}{\~o}es generalizadas de Zakharov, considerando duas
ondas indutoras de Langmuir contrapropagantes e com amplitudes
diferentes, e a excita{\c{c}}{\~a}o de ondas
eletromagn{\'e}ticas e de ondas de Langmuir. A partir da
solu{\c{c}}{\~a}o num{\'e}rica da rela{\c{c}}{\~a}o de
dispers{\~a}o, encontramos que as propriedades de estabilidade
dependem do n{\'u}mero de onda da onda indutora e da raz{\~a}o
entre as amplitudes das ondas indutoras contrapropagantes. A
presen{\c{c}}a da segunda onda indutora permite gerar ondas
eletromagn{\'e}ticas convertidas para cima e para baixo,
simultaneamente, e que se a segunda onda indutora tiver amplitude
diferente da primeira surgem regi{\~o}es de instabilidade
convectiva. A segunda parte do trabalho consistiu no estudo das
instabilidades associadas {\`a} n{\~a}o girotropia dos
el{\'e}trons. Partimos da equa{\c{c}}{\~a}o de Vlasov,
considerando presentes tr{\^e}s esp{\'e}cies de
part{\'{\i}}culas, el{\'e}trons ( e ) e pr{\'o}tons ( p ) do
plasma de fundo, com fun{\c{c}}{\~a}o de
distribui{\c{c}}{\~a}o do tipo 0 ( ) ( , ) e p x f v v\⊥
, e uma terceira esp{\'e}cie, el{\'e}trons (b ) com
fun{\c{c}}{\~a}o de distribui{\c{c}}{\~a}o do tipo f0b (vx ,v
,\φ bt) \⊥ + , que representa um agrupamento de
part{\'{\i}}culas girando em torno do campo magn{\'e}tico
ambiente, e deduzimos uma rela{\c{c}}{\~a}o de dispers{\~a}o
linear. Resolvemos numericamente esta rela{\c{c}}{\~a}o de
dispers{\~a}o com par{\^a}metros observados in situ, para
diferentes tipos de n{\~a}o girotropia. Observamos que para
determinados par{\^a}metros a n{\~a}o girotropia intensifica
instabilidades existentes. Com base nos resultados da an{\'a}lise
linear, realizamos simula{\c{c}}{\~o}es computacionais via
part{\'{\i}}culas usando os mesmos par{\^a}metros para
diferentes tipos de n{\~a}o girotropia. De um modo geral, as
simula{\c{c}}{\~o}es mostraram que a n{\~a}o girotropia
desestabiliza o meio, excita novos tipos de atividades de ondas,
amplifica e estimula modos eletrost{\'a}ticos e
eletromagn{\'e}ticos, devido {\`a} energia livre que a n{\~a}o
girotropia fornece. ABSTRACT: The purpose of this doctoral thesis
is to study some phenomena in space plasma using theoretical
models and computer simulation via particles. Firstly, we
concentrate on studying the process involving nonlinear
interactions among Langmuir, electromagnetic and ion acoustic
waves, associated with type III solar radio bursts. Starting from
the generalized Zakharov equations, considering two counter
propagating Langmuir pump waves with different amplitudes, and
excitation of electromagnetic and induced Langmuir waves, we
obtain a general dispersion relation. From numerical solutions of
the dispersion relation, we found that the stability properties
depend on the pump wave numbers and on the ratio of the wave
amplitudes of the counter propagating pump waves. The inclusion of
a second pump wave allows the simultaneous generation of up and
down converted electromagnetic waves. When the second pump wave
has different amplitude from the first, convective instability
regions appear. The second part of this work consists in the study
of instabilities associated with electron nongyrotropy. The Vlasov
equation is used to obtain the dispersion relation for the system,
considering three species of particles: electrons ( e ) and
protons ( p) of background plasma, with distribution function of
type 0 ( ) ( , ) e p x f v v\⊥ , and a third specie,
electrons (b ), with distribution function 0 ( , , ) b x b f v v
\φ t \⊥ + , that represents phase bunched particles
rotating around the ambient magnetic field. We numerically solve
this dispersion relation with parameters observed in situ for
different types of nongyrotropy. We observe that for determined
parameters the nongyrotropy enhances preexisting instabilities.
Based on numerical results of the linear analyses, we realized
computer simulations via particles, for different types of
nongyrotropy. In a general way, the simulations show that the free
energy provided by nongyrotropy destabilizes the system, excites
new types of wave activities, amplify and stimulate electrostatic
and electromagnetic waves.",
committee = "Gonz{\'a}lez-Alarcon, Alicia Luiza Cl{\'u}a de (presidente) and
Alves, Maria Virg{\'{\i}}nia (orientadora) and Abalde-Guede,
Jos{\'e} Ricardo and Bittencourt, Jos{\'e} Augusto and Rosa,
Reinaldo Roberto and Kostov, Konstantin and Ziebel, Luiz
Fernando",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Kinetic simulations to modeling events in space plasmas",
language = "pt",
pages = "200",
ibi = "6qtX3pFwXQZ3P8SECKy/CoBbN",
url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZ3P8SECKy/CoBbN",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "12 maio 2024"
}