ANÁLISIS DE LA FASE DE RECUPERACIÓN DE LAS TORMENTAS GEOMAGNÉTICAS INTENSAS

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Agustín Lagos Alvarado
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1 ANÁLISIS DE LA FASE DE RECUPERACIÓN DE LAS TORMENTAS GEOMAGNÉTICAS INTENSAS J. Aguado, C. Cid, Y. Cerrato y E. Saiz SRG-Ciencia. Departamento de Física. Universidad de Alcalá.

2 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 1. La magnetosfera 2. El anillo de corriente 3. Tormentas geomagnéticas 2. DATOS ANALIZADOS 1. Comportamiento de la fase de recuperación en función de la intensidad de la tormenta 2. Comportamiento de la fase de recuperación en función de la orientación del campo magnético 3. CONCLUSIONES

Comportamiento de la fase de recuperación en función de la intensidad de la

3 MAGNETOSFERA Región que rodea a la tierra y que está dominada por su campo magnético Dipolo aislado Interacción con el campo procedente del viento solar

4 Interacción de la magnetosfera con el viento solar. Viento solar: Continuas emanaciones de material solar al medio interestelar. Emisiones violentas: CMEs, Fulguraciones. Equilibrio hidrodinámico y magnético entre la magnetosfera y el viento solar.

medio interestelar. Emisiones violentas: CMEs, Fulguraciones.

5 Cinturones de Radiación Cinturones de partículas (protones y electrones) que rodean la Tierra. Se extienden de 4 a 8 RT Las partículas describen un movimiento resultado de la composición de otros movimientos Alrededor de las líneas de campo. De un polo a otro. Alrededor de la Tierra. El movimiento resultante provoca un campo magnético en la superficie de la Tierra medible a través del índice Dst. Las partículas emitidas por el Sol penetran en la magnetosfera enriqueciendo estos anillos y produciendo un campo magnético de dirección opuesta al terrestre.

campo. De un polo a otro. Alrededor de la Tierra.

6 Tormentas geomagnéticas Perturbación en la magnetosfera debido a una gran inyección de energía por parte del viento solar. El campo magnético arrastrado por el viento solar debe tener su componente B z orientada hacia el sur (valores negativos) reconexión magnética Varía el campo magnético producido por el anillo de corriente. En la superficie de la Tierra se mide la tormenta a través del índice Dst. Fases de la tormenta: Dst (nt) doy of 2000 FASE PRINCIPAL VALOR PICO DE Dst FASE DE RECUPERACIÓN

magnética Varía el campo magnético producido por el anillo de corriente.

7 Efectos de las tormentas geomagnéticas Desde la tierra se pueden observar los efectos de las tormentas geomagnéticas a altas latitudes al producirse las auroras

8 CONSECUENCIAS DE LAS TORMENTAS GEOMAGNÉTICAS Flujo de partículas (electrones y protones) viajando a grandes velocidades (1500 km/s) causan muchos daños: Materiales: Satélites: Destruyen material informático, dañan paneles solares, cambian de orbita. Interferencias en las señales de radio, mal funcionamiento de la telefonía movil, GPS, etc. Dañan grandes instalaciones eléctricas y conducciones de gas y petróleo. Personales: Astronautas: daños biológicos. Tripulación de aviones en vuelos con trayectorias a altas latitudes

Interferencias en las señales de radio, mal funcionamiento de la telefonía movil, GPS, etc.

9 Fase de recuperación de una tormenta geomagnética La magnetosfera tiende a recuperar la situación de calma. Fenómenos físicos de pérdidas implicados: intercambio de carga scattering de Coulomb Tiempo de recuperación (τ). Dst (nt) doy of 2000 FASE PRINCIPAL FASE DE RECUPERACIÓN VALOR PICO DE Dst

Fenómenos físicos de pérdidas implicados: intercambio de carga scattering de Coulomb

10 Fase de recuperación de una tormenta geomagnética La variación del Dst se modela como proporcional al propio Dst: ddst dt Ecuación de Burton: * * = Qt ( ) - Dst τ Dst = Dst e * * 0 t τ Entrada de energía. Función de inyección Tiempo de recuperación donde * Dst Ds P = t b + c

Burton: * * = Qt ( ) - Dst τ Dst = Dst e * * 0 t τ Entrada de

11 DATOS ANALIZADOS: Sucesos analizados: tormentas geomagnéticas intensas (Dst pico < -100 nt) entre los años 1957 y 2003 (384 eventos) Clasificadas en función de su intensidad y agrupadas en siete intervalos de 50 nt desde -100 nt hasta -450 nt. Escala de tiempos -t =0: tiempo del pico de Dst de cada evento. - se extiende 48 horas después del pico de la tormenta. Promediadas las tormentas de cada bloque para eliminar la influencia del viento solar durante la fase de recuperación: Tormenta promedio. <Dst> (nt) Cada valor t i se asocia con el valor promedio del índice Dst Tiempo (h)

Escala de tiempos -t =0: tiempo del pico de Dst de cada evento. - se extiende 48 horas después del pico de la tormenta.

12 1. El comportamiento del Dst en función de la intensidad de la tormenta -Tendencia exponencial Dst 0 t = Dst e τ - Mayor intensidad, menor tiempo de recuperación τ <Dst> (nt) nt<dst peak < -150 nt -150 nt<dst peak < -200 nt -200 nt<dst peak < -250 nt -250 nt<dst peak < -300 nt -300 nt<dst peak < -350 nt -350 nt<dst peak < -400 nt -400 nt<dst peak < -450 nt -450 tiempo (h)

-350-400 -100 nt<dst peak < -150 nt -150 nt<dst peak < -200 nt -200 nt<dst peak < -250 nt -250 nt<dst

13 1. El comportamiento del Dst en función de la intensidad de la tormenta Representación de la intensidad de las tormentas con el tiempo de recuperación τ (h) Dst pico (nt) La relación entre el tiempo de recuperación y el pico de Dst tiene un r 2 =0.97

recuperación 90 80 70 τ (h) 60 50 40 30-100 -200-300 -400 Dst pico (nt)

14 2. El comportamiento del Dst en función n de la orientación n del IMF Se compara el valor promedio del índice Dst (color rojo) durante la fase de recuperación para eventos del intervalo (-150, -200) nt y el valor experimental de todas las tormentas de dicho bloque (color azul). Se representa la componente z del campo magnético interplanetario para los mismos eventos Dst(nT) B z (nt) tiem po (h) tiempo (h) tiempo (h) tiem po (h) tiempo (h) tiempo (h) tiempo (h) tiempo (h) Un rectángulo rosa (verde) indica la desviación al norte (sur) del valor medio del campo B z.

Se representa la componente z del campo magnético interplanetario para los mismos eventos.

15 CONCLUSIONES: El tiempo de recuperación τ depende linealmente con la intensidad de la tormenta. Éste decrece cuando el Dstpico aumenta. Se aprecia que tanto la componente Sur como la Norte del IMF afectan a la respuesta de la magnetosfera terrestre. El campo magnético dirigido hacia el Sur aumenta la energía contenida en el anillo, dificultando la recuperación. El campo dirigido hacia el Norte ayuda a alcanzar más rápidamente el equilibrio. Aunque ésta es la tendencia habitual en los sucesos analizados, también existen algunas anomalías en este comportamiento que deberán estudiarse en trabajos posteriores y que permitirán avanzar en el conocimiento de nuevos mecanismos físicos que las expliquen.

El campo magnético dirigido hacia el Sur aumenta la energía contenida en el anillo, dificultando la recuperación.

16 GRACIAS POR LA ATENCIÓN.

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