Journal de gestion des zones côtières

Abstrait

Étude du plasma multi-ions dans diverses régions de l'espace et des phénomènes ondulatoires autour de la Terre

Poornima Varma

Les observations par fusée et par satellite ont révélé les caractéristiques enthousiasmantes de la physique spatiale. La recherche sur le plasma spatial a une longue histoire en Inde depuis les travaux de Saha sur le plasma interstellaire à la fin des années vingt. Le début du XXIe siècle a vu l'émergence de groupes dans les laboratoires nationaux engagés dans la recherche sur les aspects théoriques et expérimentaux. L'étude de la magnétosphère terrestre au cours des dernières décennies a abouti à une compréhension expérimentale relativement bonne de ses propriétés structurelles de base et de sa réponse aux changements du vent solaire incident. Les récentes observations par satellite d'Akebono ont clarifié que les flux de plasma (multi-ions) jouent un rôle important dans les changements brusques de la composition ionique dans la feuille de plasma et le courant annulaire pendant les tempêtes géomagnétiques. L'un des principaux problèmes de la physique du plasma auroral concerne l'accélération des électrons à des énergies cinétiques bien supérieures à leurs énergies thermiques initiales. La théorie et les observations des régions de courant descendantes (Marklund et al., 2001) et ascendantes (McFadden et al., 1999) ont montré que les électrons sont accélérés par des champs électriques parallèles. Les électrons précipitants provoquent l'aurore et transportent les courants alignés sur le champ dans les régions de courant ascendant. Les ondes de basse fréquence (ondes d'Alfven, ondes d'Alfven cinétiques, ondes cyclotron ioniques électromagnétiques, ondes cyclotron ioniques électrostatiques) ainsi que récemment l'étude du plasma multi-ions sont également étudiées. Français L'enquête est basée sur une approche de l'aspect des particules ainsi que sur une approche cinétique que nous poursuivons depuis 30 ans (par exemple Varma, et al.., 2007 et références qui y figurent ; Ruchi Mishra et MSTiwari, 2007 et références qui y figurent ; Ahirwar, et al.., 2006, 2007 et références qui y figurent ; Shukla, et al.., 2007 et références qui y figurent, Agarwal et al, 2011 et référence qui y figurent, Patel et al 2012 et références qui y figurent ; Tamrakar et al., 2019 et référence qui y figurent dans diverses régions spatiales. L'étude explique le scénario général de l'espace autour de la magnétosphère terrestre. L'utilité du travail est justifiée par de nombreuses observations par satellite. Récemment, nous avons étudié les effets des ions He+ et O+ sur les ondes cinétiques d'Alfvén avec une application à la région PSBL et avons constaté que les multi-ions subissant un effet miroir influencent la nature KAW de manière différente. aux ions H+. O+ et He+ subissent une accélération locale non adiabatique. L'existence relative dépendante de la masse de He+/H+ et O+/H+ affecte également l'amortissement de Landau et l'interaction onde-particule. Dans le confinement du plasma, certaines particules peuvent être perdues à travers le cône de perte et d'autres peuvent être diffusées depuis l'atmosphère dans le cône de perte. Ainsi, le cône de perte ne peut pas être complètement vide. L'interaction onde-particule entraînera un amortissement de Landau. O+ peut devenir très énergisé avec KAW à 10 % d'abondance dans le plasma multi-ions et pourrait affecter la dynamique de la queue magnéto. L'énergisation plus faible des ions au-delà de la densité relative O+/H+ ≈ 0.10 peut expliquer le résultat observé précédemment selon lequel les particules avec un rapport O+/H+ plus faible s'écoulent vers la terre ou l'ionosphère et un rapport plus élevé indique un écoulement vers la queue (Fu et al. 2011). La variation de densité des multiions affecte également la vitesse de propagation de l'onde d'Alfven (VA). Cette étude explique également la dissipation d'énergie à travers KAW car elle peut être due au transfert du flux de Poynting du PSBL vers l'ionosphère. Le rayon de gyroscope et la gyropériode des multiions affectent également l'énergisation, le chauffage local et l'accélération non adiabatique de chaque ion. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:221 https://doi.org/10.1007/s10509-018-3443-6) Une autre étude a montré l'effet de variation de densité sur les multi-ions avec une onde cinétique d'Alfven autour de la région de la cuspide par une approche cinétique et a prédit que ce n'est pas seulement la densité électronique qui contrôle le transfert d'énergie de l'onde aux particules, mais que chaque ion régit le transfert d'énergie en fonction de sa giration en présence d'un champ magnétique. Les ions plus légers H+ et les particules He+ gagnent de l'énergie de l'onde à des altitudes plus basses avec la giration des ions hydrogène et hélium tandis que les ions oxygène restent pratiquement inchangés. Avec la giration des ions oxygène lourds, les ions hydrogène et hélium participent de manière négligeable à l'amortissement de l'onde, mais les ions O+ gagnent de l'énergie de l'onde à des altitudes plus élevées. L'étude suggère également que les ions d'hélium n'affectent pas de manière significative l'amortissement des ondes à haute altitude, ce qui peut être dû à un mécanisme d'accélération local (Fritz et al. 1999). Les résultats de ce travail peuvent être utiles pour expliquer l'énergisation et l'accélération des ions, l'amortissement de Landau, l'écoulement polaire et peuvent également être liés au champ magnétique interplanétaire. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)L'étude suggère également que les ions d'hélium n'affectent pas de manière significative l'amortissement des ondes à haute altitude, ce qui peut être dû à un mécanisme d'accélération local (Fritz et al. 1999). Les résultats de ce travail peuvent être utiles pour expliquer l'énergisation et l'accélération des ions, l'amortissement de Landau, l'écoulement polaire et peuvent également être liés au champ magnétique interplanétaire. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)L'étude suggère également que les ions d'hélium n'affectent pas de manière significative l'amortissement des ondes à haute altitude, ce qui peut être dû à un mécanisme d'accélération local (Fritz et al. 1999). Les résultats de ce travail peuvent être utiles pour expliquer l'énergisation et l'accélération des ions, l'amortissement de Landau, l'écoulement polaire et peuvent également être liés au champ magnétique interplanétaire. (Tamrakar et al., Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)