Geri Dön

Energetic particles in the magnetosheat and their influence on magnetosheat plasma and magnetic field

Manyetik örtüdeki yüksek enerjili parçacıklar ve bunların manyetik örtü plazması ile manyetik alana etkisi

PDF İndir

  1. Tez No: 127034
  2. Yazar: FİLİZ TÜRK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ZEREFŞAN KAYNAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Meteoroloji, Meteorology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 160

Özet

MANYETİK ÖRTÜDEKİ YÜKSEK ENERJİLİ PARÇACIKLAR VE BUNLARIN MANYETİK ÖRTÜ PLAZMASI İLE MANYETİK ALANINA ETKİSİ ÖZET Güneş rüzgarı ile Yer Gezegeni' nin manyetik alanının etkileşim şekli, Yer Gezegeni-Güneş çevresine ait en büyük problemlerden birisidir. Güneş rüzgarının sahip olduğu enerji, momentum, kütle ve ısının bir kısmının Yer Gezegeni'nin iyonosferine ve yukarı atmosferine taşınması bu ilişkinin yapısına çok kuvvetli bir şekilde bağlıdır. Bu çalışmada güneş rüzgarı ile Yer Gezegeni'nin atmosferi arasında olabilecek etkileşimlerden bir tanesini, yüksek enerjili parçacıklar yolu ile olan etkileşimi inceledik. Özellikle, yüksek enerjili parçacıkların çevresindeki ortama yapacağı etkiyi araştırdık. Bu ortam“bow”şok bölgesini henüz geçmemiş güneş rüzgarı ile“bow”şok bölgesini geçtikten sonraki bölgeyi, yani manyetik örtüyü kapsamaktadır. Bu bölgeleri belirtici parametrelerden ortamın plazma yoğunluğu ile manyetik alanını inceledik ve yüksek enerjili parçacıklar ortamda olduğu zaman bu parametrelerdeki değişime baktık. Literatürde, güneş rüzgarında görülen, hareketli gezegenlerarası şoklar, süreksizlikler, basınç artıp çoğalmaları ve sıcak akım çöküntüleri gibi bir takım olayların manyetik örtü içerisindeki güneş rüzgarı basıncında değişimlere neden olduğu gösterilmiştir. Güneş rüzgarının basıncı ile Yer Gezegeni'nin manyetik basıncının ortak dengesi sonucu oluşan sınır tabaka, yani manyetopoz, manyetik örtü içerisindeki bu basınç değişimlerine bir tepki olarak ileri geri hareket eder. Güneş rüzgarının manyetik alani ve plazması ile Yer Gezegeni'nin manyetik alanı arasında oluşan manyetopozdaki bu etkileşmenin Yer Gezegeni'nin iyonosferine ve oradan da yukarı atmosfere iletildiği artık iyice bilinmektedir. Güneş rüzgarına ait olan enerjinin, ısının, momentum ve kütlenin bir kısmı, sınır tabakasında oluşturulan sınır dalgalan, elektrik akımları ve parçacık yağmurları yolu ile manyetik alan çizgileri boyunca ionosfere ve yukarı atmosfere iletilir. Bu şekilde yukarı atmosfere giren bu fazla enerji, kütle ve ısı atmosferin yapısında bir çok değişime sebep olur. Bunların arasında, nötral atmosferin genleşmesini, yoğunluktaki artışı ve bu nedenle uydu ve uzay araçları üzerinde etkiyen drag kuvvetindeki artmayı -ki sonunda uyduların yörünge değiştirmesine, alçalmasına, yerle bağlantısının kopması hatta kaybolmasına sebebiyet vermektedir- sayabiliriz. Interball-1 uzay aracı çok yüksek eğimli, elips şeklinde bir yörüngeye sahip olup, Yer Gezegeni-Güneş çevresinin yukarı enlemlerini incelemek üzere 1995 yılının Ağustos ayında uzaya fırlatılmıştır. Uydunun en büyük özelliklerinden bir tanesi ve bizim de bu çalışmada avatajımıza kullandığımız, çok yüksek resolüsyonlu olması ve zamanının en modern plazma, manyetik alan ve yüksek enerjili parçacıkları ölçer aletler ile donatılmasıdır Uzay aracı güneş rüzgarı bölgesi,“bow”shock manyetik örtü, manyetopoz, manyetik kuyruk, ve manyetosferin iç bölgelerini XIVtarayacak şekilde dizayn edilmiştir. Biz bu çalışmada, bu uydunun 1995 ile 1998 yıllarını kapsayan dönemde plazma (yoğunluk, hız, sıcaklık), manyetik alan ve yüksek enerjili parçacık ölçümlerini kullanarak, yüksek enerjili parçacıkların gündüz manyetik örtü ve güneş rüzgarı parametrelerinde yapmış olduğu etkiyi araştırdık. Güneş rüzgarı ortamında,“bow”şokun güneş tarafında, yüksek enerjili parçacıkların manyetik alan ve yoğunluğu azalttığını görüyoruz. Bu azalmış manyetik alan ve yoğunluk alanları, etraflarındaki plazmanın sıkıştırılması sonucunda iki tane pik ile beraber oluşmaktadır. Her ne kadar bu tanımlanan özellikleri“bow”şokun önündeki güneş rüzgarında bulmak çok yaygın ise de aynı özellikleri manyetik örtüsü içerisinde bulmanın çok yaygın olmadığını gördük. Manyetik örtü içerisinde yüksek enerjili parçacık olaylarımızın sadece % 60'ı buna benzeyen bir ilişki göstermiştir ve geri kalan % 40'ında belirgin bir özellik bulamadık. Ancak, zaman serisi örneklerinde yüksek enerjili parçacıkların olduğu ve ya olmadığı zamanlan belirlemek çok kolay olmaktadır. Şöyle ki, eğer yüksek enerjili parçacıklar yok ise parametreler son derece kararlı, çalkantısız, düz ve zaman zaman artan yoğunluk ve manyetik alan gösterirken, yüksek enerjili parçacıklar var olduğunda çok daha türbülanslı, yüksek salınımlar gösteren bir yapı almakta ancak bir ilişki saptanamamaktadır. Güneş rüzgarının“bow”şokta uğradığı ani değişimler nedeni ile manyetik örtünün kendisi zaten çok çalkantılı bir yapıya sahiptir. Aslında manyetik örtüyü manyetik örtü yapan özelliği bütün parametrelerde görülen yüksek genlikli çalkantılardır. Bu nedenle, yüksek enerji parçacıkların manyetik örtü içerisindeki etkileri manyetik örtü içerisinde meydana gelen lokal olaylar veya manyetopozda meydana gelen olaylar veya“bow”şokta meydana gelen olaylar nedeni ile değiştirilebilirler. Ayrıca, manyetik örtü içerisinde, şoka uğramamış güneş rüzgarındaki gibi bir etkinin veya tanımlanabilir bir etkinin görülmesi çok kısa bir zaman içerisinde çok yüksek enerjili parçacık patlamaları (bursts) gerektirebilir. Bu çalışmada, yüksek enerjili parçacıkların manyetik örtünün plazma ve manyetik alan yapısını değiştirdiğini gösterdik. İncelediğimiz yüksek enerjili olaylarımızda, manyetik örtüdeki manyetik alan ve yoğunluğun artan enerjetik parçacık akısı ile çok belirgin bir ilişki göstermediğini saptadık. Ancak bu ilişkinin manyetik örtüden ziyade, şoka uğramamış güneş rüzgarında daha etkili ve yaygın bir şekilde oluştuğunu gözledik. XV

Özet (Çeviri)

ENERGETIC PARTICLES IN THE MAGNETQSHEATH AND THEIR INFLUENCE ON MAGNETOSHEATH PLASMA AND MAGNETIC FIELD SUMMARY The coupling between the solar wind and the Earth's geomagnetic field is the most outstanding problem of the solar-terrestrial environment. It is this coupling that extracts energy, mass and momentum from the solar wind and deposits down to the Earth's ionosphere and upper atmosphere. In this study, we examine the interaction means in the presence of energetic particles in the solar wind and magnetosheath. In this framework, we investigate how the energetic particles alter and modify the solar wind and magnetosheath field and plasma characteristics. It has been shown that the transient events like moving interplanetary shocks, discontinuities, pressure pulses and hot flow anomalies as such all cause variations in the solar wind pressure. The boundary which is formed as a result of the balance between the solar wind dynamic pressure and Earth's geomagnetic pressure can move back and forth in an oscillatory manner in response to these variations in the solar wind pressure. Pressure variations can be caused by several reasons. Presence of high energy particles is one of these reasons. By modifying the solar wind density and magnetic field, consequently the pressure, they give rise to boundary motion. Waves, field-aligned currents and precipitating particles then carry the solar wind energy, momentum and heat at the magnetopause to the upper atmosphere along the geomagnetic field lines. Additional heat and energy have important consequences on the structure of the ionosphere and upper atmosphere. Among these are the expansion of neutral atmosphere due to the erratic heating and density increase, which in turn cause strong drag forces on the low-Earth (LEO), high-Earth (HEO) and geostationary (GEO) orbiting satellites and spacecraft. Interball-1 spacecraft was launched at an highly inclined elliptical orbit to study the high latitude solar-terrestrial environment in August 1995. It is designed especially for studying the energetic particle phenomena and their consequences in the solar wind, magnetosheath, and magnetospheric tail. Therefore, in this work, we take advantage of the high resolution, state-of-the-art measurements of plasma, magnetic field and energetic particles to study the energetic particle effects in the magnetosheath. By determining the Interball-1 magnetosheath intervals from 1995 to 1998, we analyse plasma, magnetic field and energetic particle data to determine the dayside magnetosheath plasma and field structure in the presence of high energy particles. For comparison purposes, we also studied the energetic particle effects on the solar wind as well. In the literature, energetic particles in the upstream solar wind are found to decrease the magnetic field and plasma density. These depressed magnetic field and density are accompanied with peaks on both sides of the depression regions owing to the plasma expanding within them. In our data, we also see magnetic field and Xllplasma density in the solar wind decrease corresponding to increased energetic particle flux level. However, this relation is not very clear in the magnetosheath. It seems these structures are more common in the upstream solar wind than they are in downstream, i.e. magnetosheath. In the magnetosheath, we see that 60% of energetic particle events shows similar signatures in magnetic field and plasma density to those found in the upstream solar wind while rest of the 40% events presents no clear features. When the energetic particles are absent in the magnetosheath, the relation is clearer, and relatively increased fields and plasma densities characterize the downstream solar wind. On the other hand, times when energetic particles are present in the magnetosheath can be distinguished fairly easily in time series plots as both plasma and magnetic field become more disturbed and the fluctuations in these parameters increase at those times. Owing to the bow shock related processes, the magnetosheath itself is a highly turbulent region where the fluctuating magnetic field decribes the region. The signatures found in the solar wind may be modified at the bow shock or by the local processes in the magnetosheath so that a clear relation can not be extracted. Duration of the events is also important. Previous studies showed that these events occur during the bursts of energetic particles, namely very high energy particle flux levels during a very short time interval on the order of seconds. We may need to look for the energetic particle bursts over some flux threshold to extract effect in the magnetosheath. In this study, we show that the energetic particles alter the solar wind and magnetosheath field and plasma density. In the magnetosheath, the relationship between the energetic particles and magnetic field, and plasma density is not clearly described in our events. On the contrary, in the solar wind, a clear decreasing plasma density and magnetic field relation with increasing energetic particle flux is seen. T.C YUlUsuUAtM'4 »W MJIUMU, Xlll

Benzer Tezler

  1. Tez No

    285491

    A comprehensive study of the magnetosheath cavities

    Manyetik örtü çökelme bölgelerinin detaylı incelenmesi

    FİLİZ TÜRK KATIRCIOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET KARACA

    PROF. DR. ZEREFŞAN KAYMAZ

  2. Tez No

    75988

    Determination of Bi and Sb BY atom trapping atomic absorbtion spectrometry using slotted quartz tube

    Atom tuzaklı atomik absorbsiyon spektrometrisi ve yarıklı kuvars boru kullanarak Bi ve Sb tayini

    MIHRIGUL MAHMUT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. O. YAVUZ ATAMAN

  3. Tez No

    237927

    İki alanlı kütle spektrometresinin incelenmesi

    Mass resolution of the double field spectrometer with the parameter variation within second order compensation approach

    GÖKBEN AŞCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Fizik ve Fizik MühendisliğiDumlupınar Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞÜKRÜ ŞENTÜRK

  4. Tez No

    649861

    Likelihood free particle filtering with approximate Bayesian computation for parameter estimation in cosmic ray air shower studies

    Olabilirlik modelsiz parçacık filtresi ile kozmik ışın çalışmalarında Bayesçi parametre kestirimi

    MUSTAFA KUTAY YABAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET LEVENT KURNAZ

    PROF. DR. VEYSİ ERKCAN ÖZCAN

  5. Tez No

    223897

    Cusp energetic particles: A case study for particle tracing

    Manyetik uç bölgesindeki yüksek enerjili parçacıklar: Parçacık takibi için vaka çalışması

    ALTANSUVD BOLD

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. ZEREFŞAN KAYMAZ

Geri Dön