Em paralelo com a atividade de pesquisa, o primeiro semestre de 2016 foi dedicado à elaboração de artigos científicos para a Revista Brasileira de Ensino de Física. O objetivo é introduzir aos alunos de graduação, pós-graduação e pesquisadores alguns conceitos e temas relavantes na área de Geofísica Espacial.
O primeiro artigo elaborado é intitulado como “Conceitos físicos envolvidos na construção matemática de um modelo magneto-hidrodinâmico”. Os autores são, em ordem, Flavia Reis Cardoso, Edio da Costa Junior, Pedro Pires Ferreira, Fernando Jaques Ruiz Simões Junior, Maria Virgínia Alvez e Daiki Koga. Esse artigo tem o objetivo principal apresentar aos leitores os conceitos envolvidos na construção de um modelo magneto-hidrodinâmico para tratamento de plasmas. Nesse trabalho são apresentados os modelos de plasma frio, plasma morno, plasma quente e o modelo MHD ideal, além de exemplos de aplicação da simulação MHD em Física Espacial e a utilização do modelo numérico. Este artigo foi submetido para a revista e esta em processo de avaliação.
O segundo artigo elaborado é intitulado como “Conceitos básicos sobre a fí- sica da reconexão magnética e da formação de tubos de fluxo magnético nas proximidades da Terra”. Os autores são, em ordem, Pedro Pires Ferreira, Marcos Vinícius Dias Silveira, Flavia Reis Cardoso, Vitor Moura Cardoso e Silva Souza, Daiki Koga, Germán Fariñas Pérez e Luis Eduardo Antunes Vieira. Esse artigo comporta uma explicação geral e introdutória sobre os principais conceitos da interação entre o vento solar e a magnetosfera terrestre, e da reconexão magnética. Também são apresentados os principais modelos teóricos que explicam qualitati- vamente os eventos de transferência de fluxo e os principais trabalhos e as mais recentes conclusões e estudos que surgiram após o trabalho pioneiro de Russel e Elphic. Este artigo foi submetido para a revista e esta em processo de avaliação.
6 CONCLUSÕES
Esse trabalho apresenta resultados de uma simulação magneto-hidrodinâmica em três dimensões da interação entre o vento solar e a magnetosfera terrestre. Foi observado a ocorrência de um FTE no ponto subsolar em x=8.5 Rt, y=0 Rt e z=0 Rt, em um período de simulação compreendido entre 31:00 e 32:45. Pérez (2014) observou o mesmo evento de transferência de fluxo estudado neste trabalho utilizando o software Kameleon no ponto x=8.5 Rt y=-0,3 Rt e z=0.7 Rt em um período de simulação entre 31:30 e 34:30, porém o autor não entrou em detalhe sobre a estrutura desse FTE.
A estrutura gerada foi identificada, no início de sua formação, como tubos de fluxo interligados. Nossos resultados conferem com a topologia obtida no trabalho de (HESSE et al.,1990), que também obtiveram tubos de fluxo interligados. Outros autores como (CARDOSO et al., 2013) investigaram a ocorrência de tubos de fluxo interligados, chegando à conclusão que o fenômeno observado correspondia aos modelos propostos por (RUSSELL; ELPHIC, 1978), pelo formato dos tubos de fluxo, e (LEE; FU, 1985), pelas múltiplas linhas de reconexão. Em seu trabalho, (CARDOSO et al., 2013) concluiram que os tubos de fluxo interligados são gerados por duas linhas X de reconexão.
Nossos resultados conferem com o modelo de (SOUTHWOOD et al., 1988) para eventos de transferência de fluxo que propõe o surgimento de protuberâncias na pressão de plasma se propagando na magnetopausa e baseia-se numa única linha de reconexão que gera uma perturbação no campo criando tubos de fluxo. Entretanto, a topologia proposta por (SOUTHWOOD et al., 1988) prevê a formação de dois tubos que contém um lado conectado com a Terra e o outro com o campo magnético interplanetário, sendo que o tubo de cima está conectado como Hemisfério Norte e o tubo de baixo com o Hemisfério Sul, não configurando em tubos de fluxo interligados. Uma possível explicação para a discrepância entre o único ponto de reconexão encontrado para o nosso evento (em concordância com o Southwood), e as múltiplas linhas observadas por (CARDOSO et al., 2013), já que a topologia magnética é mais precisa que os dados de velocidade, é que a alta intensidade do fluxo do vento solar pode ter induzido nossos resultados de velocidade para encontrar uma única linha de reconexão. A alta velocidade do vento solar pode esconder os fluxos provenientes de outros pontos de reconexão com valores de velocidades bem inferiores.
Porém, desconsiderando a hipótese de que a intensidade do vento solar tenha mascarado linhas X de reconexão, os resultados tendem para o modelo de Southwood em todos os aspectos analisados, excluindo a topologia, que confere com os resultados de (HESSE et al.,1990). Nossos resultados conferem com a afirmação de (DING et al.,1991) que FTEs gerados por uma única linha de reconexão apresentam sinal bipolar assimétrico.
Através da análise da densidade de corrente, foi constatado que o formato da magnetopausa pode variar consideravelmente durante o processo de reconexão e a ocorrência de tubos de fluxo magnético. Essas oscilações, consequentemente, podem afetar na análise dos dados para o estudo de eventos de transferência de fluxo. No nosso caso, foi verificado que as variações na magnetopausa não influen- ciaram diretamente nas medidas de campo feitas pelo satélite virtual. Por outro lado, observou-se que através da análise da distância da magnetopausa, pode-se di- recionar as regiões à serem investigadas para identificar fenômenos na magnetosfera.
Foi verificado que para identificar um FTE é necessário um sistema de co- ordenadas normal à magnetopausa, o qual a simulação não fornecia em suas ferramentas padrões. Trabalhos como o de Pérez (2014) utilizaram a mesma simulação em conjunto com o software Kameleon, desenvolvido pela CCMC para otimizar a análise das simulações e proporcionar formatos de saída diferentes, que possibilitam o uso desse sistema de coordenadas normal à magnetopausa através do desenvolvimento de rotinas programáveis.
Pode-se sintetizar as principais conclusões e considerações sobre estes resulta- dos da seguinte forma:
• Foi observado um evento de transferência de fluxo apresentando variação bipolar na componente normal ao campo e outras características encontra- das na literatura.
• As assinaturas do campo magnético dos FTEs são intimamente relaciona- das com a utilização de um sistema de coordenadas normal à magneto- pausa.
• As características do modelo de (SOUTHWOOD et al., 1988) e do trabalho de (HESSE et al.,1990) em conjunto explicam as assinaturas do campo mag- nético e a topologia magnética dos tubos de fluxos interligados observados.
• Características como resolução da simulação podem afetar os dados apurados e consequente o estudo de eventos de transferência de fluxo.
• A reconexão magnética e outros fenômenos na magnetosfera, como eventos de transferência de fluxo, podem modificar o formato da magnetopausa.
Nosso trabalho obteve importantes resultados para o estudo sobre FTEs. Os re- sultados obtidos estão em concordância com a literatura, porém a topologia obser- vada apresenta uma estrutura incomum entre trabalhos já publicados que também assemelham-se com o modelo de (SOUTHWOOD et al.,1988), mostrando ser um evento com grande potencial para novas descobertas. Sabe-se muito pouco ainda sobre as características dos FTEs, porque eles surgem, como eles se propagam, e a relação deles com a reconexão magnética na magnetopausa diurna, e Cardoso, orientadora deste trabaho, em seu artigo também observou tubos de fluxo interligados utili- zando a mesma ferramenta da NASA CCMC utilizada neste trabalho, mostrando que essa ferramenta é uma rica fonte de estudo para eventos de transferência de fluxo e reconexão magnética. Em paralelo à atividade de pesquisa, e não menos im- portante, a participação de eventos e congressos científicos, junto com o trabalho de desenvolvimento de artigos científicos, mostrou-se uma experiência enriquecedora e extremamente importante para a formação de um cientista.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALFVEN, H. t. On the theory of comet tails. Tellus, Wiley Online Library, v. 9, n. 1, p. 92–96, 1957. 1
BAUMJOHANN, W.; TREUMANN, R. A.; TREUMANN, R. A. Basic space
plasma physics. [S.l.]: World Scientific, 1996. 4, 5
BERCHEM, J.; RUSSELL, C. T. Flux transfer events on the magnetopause - Spatial distribution and controlling factors. Journal of Geophysical Research, v. 89, n. A8, p. 6689–6703, ago. 1984.
CARDOSO, F.; GONZALEZ, W.; SIBECK, D.; KUZNETSOVA, M.; KOGA, D. Magnetopause reconnection and interlinked flux tubes. In: COPERNICUS GMBH.
Annales Geophysicae. [S.l.], 2013. v. 31, n. 10, p. 1853–1866. 15, 16, 19,45
CRAVENS, T. E. Physics of solar system plasmas. [S.l.]: Cambridge University Press, 2004. 2
DING, D.; LEE, L.; MA, Z. Different fte signatures generated by the bursty single x line reconnection and the multiple x line reconnection at the dayside
magnetopause. Journal of Geophysical Research: Space Physics
(1978–2012), Wiley Online Library, v. 96, n. A1, p. 57–66, 1991. 26,46
DORELLI, J.; BHATTACHARJEE, A. On the generation and topology of flux transfer events. Journal of Geophysical Research: Space Physics, Wiley Online Library, v. 114, n. A6, 2009. 19
ECHER, E.; ALVES, M.; GONZALEZ, W. Ondas de choque não colisionais no espaço interplanetário. Revista Brasileira de Ensino de Fısica, SciELO Brasil, v. 28, n. 1, p. 51–66, 2006. 2
ELPHIC, R.; RUSSELL, C. Isee-1 and 2 magnetometer observations of the magnetopause. In: Magnetospheric boundary layers. [S.l.: s.n.], 1979. v. 148, p. 43–50. 3, 14
ELPHIC, R. C. Observations of Flux Transfer Events: A Review. In: .
Physics of the Magnetopause. [S.l.]: the American Geophysical Union, 1995. p.
225–+.
ELPHIC, R. C.; LOCKWOOD, M.; COWLEY, S. W. H.; SANDHOLT, P. E. Flux transfer events at the magnetopause and in the ionosphere. Geophysical
FEAR, R. C.; MILAN, S. E.; FAZAKERLEY, A. N.; LUCEK, E. A.; COWLEY, S. W. H.; DANDOURAS, I. The azimuthal extent of three flux transfer events.
Annales Geophysicae, v. 26, n. 8, p. 2353–2369, ago. 2008.
Fear, R. C.; Milan, S. E.; Fazakerley, A. N.; Fornaçon, K.-H.; Carr, C. M.; Dandouras, I. Simultaneous observations of flux transfer events by THEMIS, Cluster, Double Star, and SuperDARN: Acceleration of FTEs. Journal of
Geophysical Research, v. 114, p. A10213, out. 2009.
FILHO, K. de S. O.; FILHO, K. de S. O.; SARAIVA, M. d. F. O. Astronomia e
astrofísica. [S.l.]: Ed. Universidade/UFRGS, 2000. 1
GLASSMEIER, K.-H.; STELLMACHER, M. Mapping flux transfer events to the ionosphere. Advances in Space Research, v. 18, p. 151–160, 1996.
GONZALEZ, W.; MOZER, F. A quantitative model for the potential resulting from reconnection with an arbitrary interplanetary magnetic field. Journal of
Geophysical Research, v. 79, n. 28, p. 4186–4194, 1974. 10
HAERENDEL, G.; PASCHMANN, G.; SCKOPKE, N.; ROSENBAUER, H.; HEDGECOCK, P. The frontside boundary layer of the magnetosphere and the problem of reconnection. Journal of Geophysical Research, v. 83, p.
3195–3216, 1978. 20
HESSE, M.; BIRN, J.; SCHINDLER, K. On the topology of flux transfer events.
Journal of Geophysical Research, v. 95, n. A5, p. 6549–6560, 1990. 15, 16, 35,
45, 46
HUNDHAUSEN, A. J. Coronal expansion and solar wind. Coronal Expansion
and Solar Wind, XII, 238 pp. 101 figs.. Springer-Verlag Berlin
Heidelberg New York. Also Physics and Chemistry in Space, volume 5,
v. 1, 1972. 1
JR, E. C.; JR, F. S.; CARDOSO, F.; ALVES, M. Solar wind and geomagnetic activity. Revista Brasileira de Ensino de Física, SciELO Brasil, v. 33, n. 4, p. 4301–4301, 2011. 1, 4
JUNIOR, E. da C.; ALVES, M. V. Radiação quilométrica auroral. Revista
Brasileira de Ensino de Física, v. 37, n. 4, 2015. 4
KU, H. C.; SIBECK, D. G. Internal structure of flux transfer events produced by the onset of merging at a single x line. Journal of Geophysical Research:
KUZNETSOVA, M.; HESSE, M.; RASTÄTTER, L.; TAKTAKISHVILI, A.; TOTH, G.; ZEEUW, D. D.; RIDLEY, A.; GOMBOSI, T. Multiscale modeling of magnetospheric reconnection. Journal of Geophysical Research: Space
Physics, Wiley Online Library, v. 112, n. A10, 2007. 19
LAKHINA, G. A kinetic theory of driven reconnection in the earth’s magnetotail.
Journal of Geophysical Research: Space Physics (1978–2012), Wiley
Online Library, v. 97, n. A3, p. 2961–2972, 1992. 8
LEE, L. C.; FU, Z. F. A theory of magnetic flux transfer at the earth’s
magnetpause. Geophysical Research Letters, v. 12, n. 2, p. 105–108, February 1985. 11, 14, 15, 45
LEE, L. C.; MA, Z.; OTTO, A. Topology of magnetic flux ropes and formation of fossil flux transfer events and boundary layer plasmas. Journal of Geophysical
Research, v. 98, n. A3, p. 3943–3951, 1993. 15
LOUARN, P.; FEDEROV, A.; BUDNIK, E.; FRUIT, G.; SAUVAUD, J. A.; HARVEY, C. C.; DANDOURAS, I. Cluster observations of complex 3d magnetic structures at the magnetopause. Geophysical Research Letters, v. 31, p. L19805, 2004. 15
NEUDEGG, D. A.; COWLEY, S. W. H.; MILAN, S. E.; YEOMAN, T. K.; LESTER, M.; PROVAN, G.; HAERENDEL, G.; BAUMJOHANN, W.; NIKUTOWSKI, B.; BÜCHNER, J.; AUSTER, U.; FORNACON, K.-H.;
GEORGESCU, E. A survey of magnetopause FTEs and associated flow bursts in the polar ionosphere. Annales Geophysicae, v. 18, p. 416–435, abr. 2000. OLIVEIRA, D.; SILVEIRA, M. Clima espacial e choques interplanetários.
Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 38, n. 1, 2016. 1
OTTO, A. Forced three-dimensional magnetic reconnection due to linkage of magnetic flux tubes. Journal of Geophysical Research, v. 100, n. A7, p. 11,863–11,874, 1995. 15
OWEN, C. J.; MARCHAUDON, A.; DUNLOP, M. W.; FAZAKERLEY, A. N.; BOSQUED, J.-M.; DEWHURST, J. P.; FEAR, R. C.; FUSELIER, S. A.;
BALOGH, A.; RèME, H. Cluster observations of âcraterâ flux transfer events at the dayside high-latitude magnetopause. Journal of Geophysical Research, v. 113, n. A7, p. n/a–n/a, 2008. ISSN 2156-2202. A07S04. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1029/2007JA012701>.
PASCHMANN, G.; HAERENDEL, G.; PAPAMASTORAKIS, I.; SCKOPKE, N.; BAME, S.; GOSLING, J.; RUSSELL, C. Plasma and magnetic field characteristics of magnetic flux transfer events. Journal of Geophysical Research, v. 87, n. A4, p. 2159–2168, April 1982. 14
PASCHMANN, G.; HAERENDEL, G.; PAPAMASTORAKIS, I.; SCKOPKE, N.; BAME, S. J.; GOSLING, J. T.; RUSSELL, C. T. Plasma and magnetic field characteristics of magnetic flux transfer events. Journal of Geophysical
Research, v. 87, n. A4, p. 2159–2168, abr. 1982.
POWELL, K. G.; ROE, P. L.; LINDE, T. J.; GOMBOSI, T. I.; ZEEUW, D. L. D. A solution-adaptive upwind scheme for ideal magnetohydrodynamics. Journal of
Computational Physics, Elsevier, v. 154, n. 2, p. 284–309, 1999. 19
RIDLEY, A.; RICHMOND, A.; GOMBOSI, T.; ZEEUW, D. D.; CLAUER, C. Ionospheric control of the magnetospheric configuration: Thermospheric neutral winds. Journal of Geophysical Research: Space Physics, Wiley Online Library, v. 108, n. A8, 2003. 19
RIJNBEEK, R. P.; COWLEY, S. W. H.; SOUTHWOOD, D. J.; RUSSELL, C. T. Observations of reverse polarity flux transfer events at the Earth’s dayside
magnetopause. Nature, v. 300, p. 23–26, nov. 1982.
. A survey of dayside flux transfer events observed by ISEE 1 and 2 magnetometers. Journal of Geophysical Research, v. 89, n. A2, p. 786–800, fev. 1984.
RUSSELL, C. Solar wind and interplanetary magnetic field: A tutorial. Space
Weather, Wiley Online Library, p. 73–89, 2001. 2
RUSSELL, C. T.; BERCHEM, J.; LUHMANN, J. G. On the source region of flux transfer events. Advances in Space Research, v. 5, p. 363–368, 1985.
RUSSELL, C. T.; ELPHIC, R. C. Initial isee magnetometer results: Magnetopause observations. Space Science Reviews, v. 22, p. 681–715, 1978. 10, 11, 12, 14, 20,
22, 45
RUSSELL, C. T.; LE, G.; KUO, H. The occurrence rate of flux transfer events.
Advances in Space Research, v. 18, p. 197–205, 1996.
SCHOLER, M. Magnetic flux transfer at the magnetopause based on single x line bursty reconnection. Geophysical research letters, Wiley Online Library, v. 15, n. 4, p. 291–294, 1988. 11
SIBECK, D.; LIN, R.-Q. Size and shape of the distant magnetotail. Journal of
Geophysical Research: Space Physics, Wiley Online Library, v. 119, n. 2, p.
1028–1043, 2014. 2
SIBECK, D. G.; LIN, R.-Q. Concerning the motion of flux transfer events
generated by component reconnection across the dayside magnetopause. Journal
of Geophysical Research, v. 115, p. A04209, abr. 2010.
SILVEIRA, M. V. D. Study of flux transfer events observed at the Earth’s
magnetopause by THEMIS satellites. 111 p. Tese (Doutorado) — Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), São José dos Campos, 2015-03-03 2015. Disponível em:
<http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/02.09.23.47>. Acesso em: 10 maio 2016.
SISCOE, G.; DAVIS, L.; COLEMAN, P.; SMITH, E.; JONES, D. Power spectra and discontinuities of the interplanetary magnetic field: Mariner 4. Journal of
Geophysical Research, Wiley Online Library, v. 73, n. 1, p. 61–82, 1968. 11
SONNERUP, B. Ö.; CAHILL, L. Magnetopause structure and attitude from explorer 12 observations. Journal of Geophysical Research, Wiley Online Library, v. 72, n. 1, p. 171–183, 1967. 11
SOUTHWOOD, D.; FARRUGIA, C.; SAUNDERS, M. What are flux transfer events. Planetary and Space Science, v. 36, n. 5, p. 503–508, 1988. 11, 15, 19,
45, 46, 47
TÓTH, G.; SOKOLOV, I. V.; GOMBOSI, T. I.; CHESNEY, D. R.; CLAUER, C. R.; ZEEUW, D. L. D.; HANSEN, K. C.; KANE, K. J.; MANCHESTER, W. B.; OEHMKE, R. C. et al. Space weather modeling framework: A new tool for the space science community. Journal of Geophysical Research: Space Physics, Wiley Online Library, v. 110, n. A12, 2005. 19
TREUMANN, R. A.; BAUMJOHANN, W. Advanced Space Plasma Physics. London: Imperial College Press, 1997. 143 p. 7, 9,10
ZWEIBEL, E. G.; YAMADA, M. Magnetic reconnection in astrophysical and laboratory plasmas. Annual review of astronomy and astrophysics, Annual Reviews, v. 47, p. 291–332, 2009. 9
PUBLICAÇÕES TÉCNICO-CIENTÍFICAS EDITADAS PELO INPE
Teses e Dissertações (TDI) Manuais Técnicos (MAN)
Teses e Dissertações apresentadas nos Cursos de Pós-Graduação do INPE.
São publicações de caráter técnico que incluem normas, procedimentos, instru- ções e orientações.
Notas Técnico-Científicas (NTC) Relatórios de Pesquisa (RPQ)
Incluem resultados preliminares de pes- quisa, descrição de equipamentos, des- crição e ou documentação de programas de computador, descrição de sistemas e experimentos, apresentação de testes, dados, atlas, e documentação de proje- tos de engenharia.
Reportam resultados ou progressos de pesquisas tanto de natureza técnica quanto científica, cujo nível seja compa- tível com o de uma publicação em pe- riódico nacional ou internacional.
Propostas e Relatórios de Projetos (PRP)
Publicações Didáticas (PUD)
São propostas de projetos técnico- científicos e relatórios de acompanha- mento de projetos, atividades e convê- nios.
Incluem apostilas, notas de aula e ma- nuais didáticos.
Publicações Seriadas Programas de Computador (PDC)
São os seriados técnico-científicos: bo- letins, periódicos, anuários e anais de eventos (simpósios e congressos). Cons- tam destas publicações o Internacional Standard Serial Number (ISSN), que é um código único e definitivo para iden- tificação de títulos de seriados.
São a seqüência de instruções ou có- digos, expressos em uma linguagem de programação compilada ou interpre- tada, a ser executada por um computa- dor para alcançar um determinado obje- tivo. Aceitam-se tanto programas fonte quanto os executáveis.
Pré-publicações (PRE)
Todos os artigos publicados em periódi- cos, anais e como capítulos de livros.