%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/05.04.15.21
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/05.04.15.21.16
%T Mecanismos envolvidos em transferência de energia em reconexão magnética simétrica e assimétrica via simulações por partículas
%J Mechanisms involved in energy transfer in symmetric and asymmetric magnetic reconnection via particle simulations
%D 2020
%8 2020-05-21
%9 Tese (Doutorado em Geofísica Espacial/Ciências do Ambiente Solar-Terrestre)
%P 119
%A Schmitz, Roberta Gonçalves,
%E Dal Lago, Alisson (presidente),
%E Alves, Maria Virgínia (orientadora),
%E Souza, Vitor Moura Cardoso e Silva,
%E Batista, Inez Staciarini,
%E Silveira, Marcos Vinicius Dias,
%E Rojas, Flávia Reis Cardoso,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K reconexão de campo magnético, magnetosfera terrestre, técnica de partícula em célula, plasmas espaciais, magnetic field reconnection, earth magnetosphere, particle in cell technique, space plasmas.
%X Nesta tese foram tratados alguns cenários possíveis de reconexão magnética na magnetosfera terrestre. A partir dos resultados obtidos usando simulações por partículas com o código iPIC3D, foram analisadas as regiões de difusão dos íons e dos elétrons, a formação de frentes de reconexão e os principais mecanismos de conversão de energia que ocorrem na região de dissipação e nas frentes de reconexão, bem como a taxa de reconexão nos diferentes cenários. O processo de reconexão magnética pode ser classificado em dois tipos: simétrico (RMS) e assimétrico (RMA), dependendo das configurações de campo magnético, densidade, temperatura e velocidade das partículas nos dois regimes de plasma envolvidos. Na magnetosfera terrestre, a RMS ocorre mais frequentemente na região da cauda magnética, onde tanto os campos magnéticos quanto as densidades dos lóbulos norte e sul são da mesma ordem de intensidade. Na magnetopausa o processo mais comum é a RMA, que ocorre frequentemente quando as intensidades de campo magnético e/ou densidade da magnetosfera são significantemente diferentes dos valores da bainha magnética. RMS e RMA possuem assinaturas características e têm sido bastante estudadas através de observações de satélites e de simulações. Por exemplo, em RMS o campo magnético perpendicular ao plano de reconexão magnética, conhecido como campo magnético Hall, apresenta um comportamento quadrupolar devido ao movimento relativo entre os íons e elétrons. Já no caso de RMA o campo magnético Hall possui um aspecto bipolar. Neste trabalho foram apresentados resultados de simulações de RMS e RMA, com ênfase em um caso em particular em que foi encontrado padrão quadrupolar do campo magnético Hall em observações de RMA. Nossas simulações mostraram que as assimetrias presentes não foram suficientes para apresentar assinaturas de RMA neste caso. A análise de conversão de energia para RMS mostra que a energia eletromagnética é em grande parte convertida para íons nas frentes de reconexão, o que não ocorreu no caso RMA, já que a conversão de energia neste caso ficou restrita à região das separatrizes do lado que possui campo magnético mais intenso. ABSTRACT: In this thesis some possible scenarios of magnetic reconnection in the terrestrial magnetosphere were treated. From the results obtained using particle simulations with the iPIC3D code, the ion and electron diffusion regions, the formation of reconnection fronts (RF) and the main energy conversion mechanisms that occur in the dissipation region and in the RFs were analyzed, as the reconnection rate in different scenarios. The magnetic reconnection process can be classified into two types: symmetric (SMR) and asymmetric (AMR), depending on the settings of the magnetic field, density, temperature and velocity of the particles in the two plasma regimes involved. In the terrestrial magnetosphere, SMR occurs more frequently in the magnetotail region, where both the magnetic fields and the densities of the northern and southern lobes are of the same order of intensity. At the magnetopause the most common process is AMR, which occurs quite frequently when the magnitude of magnetic field and/or the density of the magnetosphere are significantly different than in the magnetic sheath. SMR and AMR have characteristic signatures and have been extensively studied through satellite observations and simulations. For example, in SMR the magnetic field perpendicular to the plane of magnetic reconnection, known as the Hall magnetic field, presents a quadrupolar behavior due to the relative movement between ions and electrons. In the case of ARM, the Hall magnetic field has a bipolar aspect. In this thesis, results of SMR and AMR simulations were presented, with emphasis on a particular case in which a quadrupolar pattern of the Hall magnetic field was found in AMR observations. Our simulations showed that the asymmetries we have considered were not enough to present AMR signatures. The energy conversion analysis for SMR shows that the electromagnetic energy is largely converted to ions in the reconnection fronts, which did not occur in the ARM case, since the energy conversion in this case was restricted to the separator region on the side that presents more intense magnetic field.
%@language pt
%3 publicacao.pdf