@MastersThesis{Ferreira:2023:PaOnUL,
author = "Ferreira, Karen J{\'u}lia Coldebella",
title = "O papel das ondas ULF na variabilidade do fluxo de el{\'e}trons
relativ{\'{\i}}sticos no cintur{\~a}o de radia{\c{c}}{\~a}o
externo sob influ{\^e}ncia de ondas de choque
interplanet{\'a}rias supercr{\'{\i}}ticas",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2023",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2023-05-22",
keywords = "ondas de choque interplanet{\'a}rias, ondas ULF, cintur{\~o}es
de radia{\c{c}}{\~a}o, interplanetary shock waves, ULF Waves,
radiation belts.",
abstract = "As ondas de choque interplanet{\'a}rias s{\~a}o
perturba{\c{c}}{\~o}es geradas por diferentes estruturas do
vento solar que, ao se acoplarem {\`a} magnetosfera, podem ativar
diferentes mecanismos geradores de ondas
magnetohidrodin{\^a}micas, entre essas as ondas ULF. As
intera{\c{c}}{\~o}es entre ondas ULF e part{\'{\i}}culas
contribuem na variabilidade da popula{\c{c}}{\~a}o de
el{\'e}trons e {\'{\i}}ons aprisionados nos cintur{\~o}es de
Van Allen e causam altera{\c{c}}{\~o}es no ambiente espacial. Os
impactos dos choques interplanet{\'a}rios na magnetosfera da
Terra t{\^e}m sido discutidos pela comunidade cient{\'{\i}}fica
nas {\'u}ltimas d{\'e}cadas, principalmente devido ao
avan{\c{c}}o das tecnologias, que permitiram aumentar
significativamente as resolu{\c{c}}{\~o}es temporais dos
instrumentos a bordo dos sat{\'e}lites. Entretanto, ainda existem
algumas lacunas a serem preenchidas. Pouco se sabe ainda sobre
como os processos f{\'{\i}}sicos desencadeados durante a chegada
de uma onda de choque na magnetosfera geram mecanismos capazes de
acelerar part{\'{\i}}culas a n{\'{\i}}veis
relativ{\'{\i}}sticos e ultra relativ{\'{\i}}sticos. Um
primeiro passo {\'e} entender como ondas de choque afetam a
variabilidade de part{\'{\i}}culas nos cintur{\~o}es de
radia{\c{c}}{\~a}o. Nesse contexto, o presente trabalho analisa
a atividade de ondas ULF na magnetosfera ap{\'o}s a
ocorr{\^e}ncia de ondas de choque supercr{\'{\i}}ticas e seus
impactos no fluxo de el{\'e}trons relativ{\'{\i}}sticos do
cintur{\~a}o de radia{\c{c}}{\~a}o externo. Para isso, foram
analisadas as condi{\c{c}}{\~o}es do vento solar e da
magnetosfera antes e depois da ocorr{\^e}ncia de ondas de choque
interplanet{\'a}rias supercr{\'{\i}}ticas. Os principais modos
de polariza{\c{c}}{\~a}o e a densidade de pot{\^e}ncia
espectral dos campos magn{\'e}tico e el{\'e}trico na faixa de
frequ{\^e}ncias das ondas ULF foram estimados. A densidade do
espa{\c{c}}o de fase dos el{\'e}trons por L* foi verificada para
avaliar qual foi a participa{\c{c}}{\~a}o das ondas ULF nos
processos que geraram variabilidade no fluxo de el{\'e}trons.
Para a realiza{\c{c}}{\~a}o desses estudos foram utilizados
dados do per{\'{\i}}odo em que as sondas Van Allen estiveram em
atividade (outubro de 2012 a junho de 2019), em que foram
registrados 118 choques interplanet{\'a}rios, a maior parte
quase-perpendiculares (79,66%) e com beta de plasma baixo
(84,74%). Dentre todos os choques, 26 foram identificados como
supercr{\'{\i}}ticos e 10 foram selecionados para fazer estudos
de caso, sendo 5 choques quase-paralelos e 5
quase-perpendiculares. Nos 10 eventos foram verificados aumentos
na atividade de ondas ULF nos modos compressional e poloidal
ap{\'o}s a ocorr{\^e}ncia da onda de choque interplanet{\'a}ria
supercr{\'{\i}}tica. Em tr{\^e}s desses eventos foi observada a
difus{\~a}o radial dirigida por ondas ULF na an{\'a}lise dos
perfis da densidade do espa{\c{c}}o de fase dos el{\'e}trons por
L*. A varia{\c{c}}{\~a}o no fluxo de el{\'e}trons
relativ{\'{\i}}sticos foi menor do que uma ordem de grandeza e
em L* {{\≥}} 4,5 {{\𝑅\𝐸.}} Esse resultado
sugere que ondas de choque interplanet{\'a}rias
supercr{\'{\i}}ticas podem ser eficientes na gera{\c{c}}{\~a}o
de ondas ULF na magnetosfera, e que estas, por sua vez, foram
significativas na variabilidade no fluxo de el{\'e}trons
relativ{\'{\i}}sticos na borda externa do cintur{\~a}o de
radia{\c{c}}{\~a}o externo em tr{\^e}s dos eventos analisados.
Nos demais sete eventos outros mecanismos podem ter prevalecido
para gerar variabilidade no fluxo de el{\'e}trons. ABSTRACT:
Interplanetary shock waves are disturbances generated by different
solar wind structures that, when coupling with the magnetosphere,
can trigger different mechanisms that generate magnetohydrodynamic
waves, such as ULF waves. Interactions between ULF waves and
particles contribute to enhance or decrease the population of
trapped electrons and ions in the radiation belts and affect the
space environment. The impacts of interplanetary shock waves on
the Earths magnetosphere have been discussed by the scientific
community in recent decades, mainly due to the advancement of
technology and, consequently, the improvement in the temporal
resolution of instruments on board satellites. However, there are
still many open questions. It is not known yet how the physical
processes initiated during the arrival of a shock wave in the
magnetosphere generate mechanisms capable of accelerating
particles to relativistic and ultrarelativistic levels. A first
step is to define an explanation of how shock waves affect the
particles variability in the radiation belts. In this context, the
present work analyzes the ULF waves activity in the magnetosphere
after the occurrence of supercritical shock waves and their
impacts on the relativistic electron flux in the outer radiation
belt. Therefore, this work examines the magnetosphere and solar
wind conditions before and after supercritical shock waves. The
main polarization modes and the power spectral density in ULF
waves frequencies are inferred. The electron phase space density
for L* was verified to assume what was the role of ULF waves in
the processes that culminated in electron flux variability. To
carry out these studies, we used data from the period that the Van
Allen Probes were in activity (October 2012 to June 2019), in
which 118 shock waves were recorded, most of them
quasi-perpendicular (79,66%) and low plasma beta (84,74%). Among
all of them, 26 shocks were supercritical and ten were selected
for case studies, five quasi-parallel and five
quasi-perpendicular. In all ten events the ULF waves activity
increased in compressive and poloidal modes after the arrival of
supercritical shock waves. In three of them, we observed radial
diffusion generated by ULF in the analysis of phase space density
profiles. The electron flux variability was less than one order
and in L* {{\≥}} 4,5 {{\𝑅\𝐸.}} This
result suggests that supercritical interplanetary shock waves may
be efficient in generating ULF waves in the magnetosphere, and
that these, in turn, were significant in the variability of
relativistic electron flux at the outer edge of the outer
radiation belt in three of the events analyzed. In the other seven
events, other mechanisms may have prevailed to generate
variability in the electron flux.",
committee = "Dal Lago, Alisson (presidente) and Alves, L{\'{\i}}via Ribeiro
(orientadora) and Silva, L{\'{\i}}gia Alves da (orientadora) and
Echer, Ezequiel and Cardoso, Flavia Reis and Marchezi, Jos{\'e}
Paulo",
englishtitle = "The role of ULF waves in relativistic electron flux variability in
the outer radiation belt under the influence of supercritical
interplanetary shock waves",
language = "pt",
pages = "119",
ibi = "8JMKD3MGP3W34T/49FQ8SE",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34T/49FQ8SE",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "11 maio 2024"
}