%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/05.06.15.44
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2020/05.06.15.44.07
%T Movimento de partículas carregadas, com velocidades relativísticas, sob ação de campo geomagnético perturbado
%J Movement of charged particles, with relativistic velocity, under action of disturbed geomagnetic field
%D 2020
%8 2020-03-26
%9 Dissertação (Mestrado em Geofísica Espacial/Ciências do Ambiente Solar-Terrestre)
%P 88
%A Inostroza Lara, Ana María,
%E Alves, Maria Virgínia (presidente),
%E Alves, Lívia Ribeiro (orientadora),
%E Silva Souza, Vitor Moura Cardoso e,
%E Lucas, Aline de,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K elétrons relativísticos, cinturões de radiação, ondas chorus, campo geomagnético perturbado, relativistic electrons, radiation belts, chorus waves, perturbed magnetic field.
%X O campo magnético da Terra varia dependendo das condições da magnetosfera e a dinâmica das partículas presentes. Quando as partículas estão no campo magnético descrevem três movimentos principais: giro ao redor da linha de campo; repique entre os pontos de espelhamento nos hemisférios e a deriva em torno da Terra, e a cada um destes movimentos está associado uma quantidade física denominada invariante adiabático. Se não existe uma perturbação no campo, a partícula permanecerá aprisionada. No entanto, na ausência de perturbações externas, existem certos limites nos quais os invariantes adiabáticos são quebrados. Neste trabalho, conseguiu-se obter que, para partículas teste com energias entre 2 e 5 MeV, que iniciam sua trajetória na posição maior a 7RE, pode existir perdas de partículas, dependendo de sua energia. Existem certos mecanismos que podem gerar perdas de partículas, sendo um deles a interação com ondas chorus. As ondas chorus são um tipo de ondas whistler com polarização RCP (Right-hand Circularly Polarized) que se propagam em direção paralela ao campo magnético da Terra com frequências entre centenas de Hz até alguns kHz. Enquanto se propagam, podem interagir com elétrons energéticos relativísticos do cinturão de radiação Van Allen, quando se cumpre a condição de ressonância, o que pode causar perdas dos elétrons. Este trabalho tem como objetivo avaliar a variação do pitch angle de um elétron com energia relativística em um campo magnético dipolar, perturbado pela ocorrência de ondas chorus. A solução da equação do movimento foi obtida numericamente. Em uma primeira etapa, realizou-se a validação do código desenvolvido utilizando o módulo Scipy de Python, comparando com os resultados obtidos por Bortnik et al. (2008). Uma vez validado o código, este foi utilizado para calcular a variação do pitch angle do elétron para a interação onda-partícula em um evento de perda de elétrons ocorrido em 12 de setembro de 2014 (ALVES et al., 2016). Os dados dos campos eletromagnéticos da onda foram obtidos a partir das sondas Van Allen Probes para elétrons de energia 2 e 5 MeV na zona equatorial e parâmetro L = 5, 5 e 6. A variação do pitch angle é contabilizada através do valor quadrático médio rms. Na análise do evento obteve-se o menor valor de [Delta][Alpha]rms = 0,25o, para dois casos diferentes quando L = 6 e L = 5,5, ambos com frequência de 1 kHz, energia de 5 MeV. O valor máximo foi de [Delta][Alpha]rms = 0,44o para a onda de 0,5 kHz e o elétron de 2 MeV posicionado inicialmente em L = 5,5. ABSTRACT: The Earths magnetic field varies depending on the conditions of the magnetosphere, as well as on the dynamics of the particles present in it. When charged particles are in the magnetic field, they describe three main movements: gyro motion around the field lines; bounce motion between the mirroring points in the northern and southern hemispheres and drift motion around the Earth, and each of these movements is associated with a physical quantity called adiabatic invariant. If there is no disturbance in the field, particles will remain trapped inside the magnetosphere. However, in the presence of external disturbances, there are certain limits at which adiabatic invariants are broken. In this work, it is found that for particles with energies between 2 and 5 MeV with an initial position greater than 7RE there may be loss of the particle, depending on its energy. Certain mechanisms can generate particle loss, one of which is the interaction with chorus waves. Chorus waves are a type of whistler waves with RCP (Right-hand Circularly Polarized) polarization that propagate parallel to the Earths magnetic field with frequencies between hundreds of Hz to a few kHz. As they propagate, they can interact with relativistic energetic electrons in the Van Allen radiation belt. When the gyro-resonance condition is reached, the interaction can cause electron loss. This work aims to evaluate the pitch angle variation of an electron with relativistic energy in a dipolar magnetic field, disturbed by the occurrence of chorus waves. The motion equations solution is obtained numerically. In the first step, the code developed using the Python Scipy module was validated, comparing with the results obtained by (BORTNIK et al., 2008). Once the code was validated, it was used to calculate the electron pitch angle variation for the wave-particle interaction in an electron loss event that occurred on September 12, 2014 (ALVES et al., 2016). The waves eletromagnetic fields data were obtained from the Van Allen Probes for electrons energies of 2 and 5 MeV in the equatorial zone and at L-shell values of L = 5,5 and 6. The variation of the pitch angle is accounted for by using the average square value of rms. In the event analysis, the lowest value of [Delta][Alpha]rms = 0,25o was obtained for two different cases when L = 6 and L = 5,5, both with a frequency of 1 kHz, energy of 5 MeV. The maximum value of [Delta][Alpha]rms was 0,44o for the wave with frequency 0,5 kHz and for the 2 MeV electron initially positioned at L = 5,5.
%@language pt
%3 publicacao.pdf