Efecto de los procesos de ionización y recombinación en la dinámica de la Inestabilidad de Rayleigh-Taylor en la magnetósfera terrestre
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Date
2023-03-15
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
El estudio de la Inestabilidad de Rayleigh-Taylor es fundamental, debido a que se presenta en diversos contextos astrofísicos, como la interfase entre la corona y las prominencias solares; y también porque distorsiona las líneas de campo magnético y amplifica la magnitud del mismo. Esto último es clave para el desarrollo de mecanismos de predicción y posible prevención del clima espacial. Ya que el parámetro que mide el nivel de intensidad de las tormentas solares es el grado de deformación de las líneas de campo, el cual se conoce como el índice $k_p$. Con tal motivo, en este trabajo de grado se analizó el efecto que tienen los términos de colisiones, en particular los asociados a la recombinación y a la ionización, sobre la dinámica de la inestabilidad de RT en la magnetósfera terrestre. Entonces, se estudió el desarrollo de la IRT en un plasma totalmente ionizado y en uno parcialmente ionizado con choques elásticos e inelásticos. Así, se caracterizó el efecto que tienen los dos tipos de interacciones sobre la dinámica del fenómeno. Esto se hizo a través de un análisis energético y morfológico de cada sistema, donde se midió la amplificación del campo magnético, el nivel de distorsión de las líneas de campo y otras magnitudes, como la densidad o las tasas de colisión. Se encontró que la energía magnética crece junto con las frecuencias de choque, ya sean elásticas o inelásticas. Mientras que, en el caso de las inelásticas, se generan oscilaciones del campo en el tiempo, esto como consecuencia de las variaciones en la densidad del fluido cargado. Finalmente, se modeló la inestabilidad en la magnetocola, donde se estudio la influencia de los procesos de intercambio de masa en su dinámica. Asimismo, se corroboraron las mediciones tomadas de la simulación con las de diferentes subtormentas magnetosféricas, donde se determinó que los datos computacionales encajan correctamente con las observaciones.
Description
Keywords
Inestabilidad de Rayleigh-Taylor (IRT), Magnetohidrodinámica (MHD), Clima especial, Magnetósfera