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Ver el documento (formato PDF)   Ruiz, María Emilia.  "Evolución dinámica de la turbulencia en el viento solar"  (2014-03-26)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
La turbulencia es ubicua en el universo. Tanto observaciones remotas en el medio interestelar local como observaciones in situ en el viento solar (VS) han mostrado evidencia sobre la presencia de dinámica turbulenta en estos escenarios. El VS provee el túnel de viento con mayor número de Reynolds que permite estudiar turbulencia magnetohidrodinámica (MHD) con métodos de observación in situ. En este trabajo se estudia la evolución de la turbulencia MHD en el VS, caracterizando el proceso de envejecimiento y rejuvenecimiento de los estados turbulentos inicialmente desarrollados cerca del Sol. Como herramienta de diagnóstico de la turbulencia empleamos la función de correlación espacial R y la longitud de correlación asociada λ, calculadas ambas a partir de observaciones realizadas in situ en el VS por las sondas Helios 1, Helios 2, ACE y Ulysses. En esta tesis se muestra que en turbulencia MHD existe para R una escala de autosimilaridad dada por λ, y por primera vez se calcula el exponente espectral de las fluctuaciones magnéticas con una base estadística de 10 años. Realizamos un estudio evolutivo de la escala de similaridad en término de la edad de las parcelas de plasma. Además, caracterizamos la función de distribución de probabilidad (FDP) de λ a diferentes distancias heliocéntricas para dos regímenes de viento caracterizados por valores diferentes del beta de protones. Encontramos que la FDP de λ es lognormal y bi-modal, presentando diferentes parámetros en cada régimen, consistente con la variedad de procesos multiplicativos y no lineales que tienen lugar en el VS. Investigamos las propiedades anisótropas de las fluctuaciones a diferentes heliodistancias respecto del campo medio Bₒ. Mostramos que el VS rápido y el VS lento no son intrínsecamente diferentes, sino que la diferente manifestaci ón de la anisotropía en estos regímenes es consecuencia de la evolución dinámica de las fluctuaciones, independiente de la velocidad del viento e incluso de la etapa del ciclo de actividad solar. La cascada direccional de energía da lugar a una migración de la energía desde vectores de onda paralelos a Bₒ hacia vectores de onda perpendiculares a Bₒ a medida que el viento envejece.

Abstract:
Turbulence is ubiquitous in the Universe. Both, remote observations in the local interstellar medium and in situ observations in the Solar Wind (SW) have shown evidence for the presence of turbulent dynamics in these scenarios. The SW provides the wind tunnel with highest Reynolds number where to study magnetohydrodynamics (MHD) turbulence by means of observational in situ techniques. In this work we study the evolution of MHD turbulence in the SW, characterizing the process of aging and rejuvenation of the turbulent states initially developed near the Sun. As a diagnostic tool of the turbulence we employ the spatial correlation function R and the associated correlation length λ, both estimated from in situ SW observations performed by the spacecrafts Helios 1, Helios 2, ACE y Ulysses. In this Thesis we show that in MHD turbulence exists a scale of self-similarity for R given by λ, and for the first time we estimate the spectral exponent of the magnetic fluctuations with an extense statistical data base of ten years. We perform an evolutive study of the self-similarity scale in terms of the age of the plasma parcels. Besides, we characterize the probability distribution function (PDF) of λ at different heliocentric distances for two SW regimes distinguished by different values of proton beta. We find that the PDF of λ is lognormal and bi-modal, displaying distinct parameters in each regime, consistent with the variety of non-linear multiplicative processes taking place in the SW. We investigate the different anisotropic properties of the fluctuations at different heliodistances with respect to the mean field Bₒ. We show that the fast and slow SW are not intrinsically different, but the different manifestation of anisotropy in these regimes is a consequence of the dynamic evolution of the fluctuations, independent of wind speed and even of the activity solar cycle. Energy directional cascade leads to a migration of energy from wave vectors parallel to Bₒ to wave vectors perpendicular to Bₒ as the wind age.

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Registro:
Título : Evolución dinámica de la turbulencia en el viento solar     =    Dynamic evolution of the turbulence in the Solar Wind
Autor : Ruiz, María Emilia
Director : Dasso, Sergio
Consejero : Ferraro, Rafael
Jurados : Machado, Marcos  ; Minotti, Fernando  ; Pelliza González, Leonardo
Año : 2014-03-26
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto de Astranomía y Física del Espacio (IAFE)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5426_Ruiz
Idioma : Español
Area Temática : Física / Física del Plasma
Física / Física Solar
Palabras claves : MAGNETOHIDRODINAMICA; VIENTO SOLAR; TURBULENCIA; METEOROLOGIA ESPACIAL; PLASMA; MAGNETOHYDRODYNAMICS; SOLAR WIND; TURBULENCE; SPACE WEATHER; PLASMA
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