Interações de partículas carregadas com decréscimos magnéticos em altas e baixas latitudes heliosféricas

• Main Author: Edio da Costa Junior
• Other Authors: Maria Virgínia Alves
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2010
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2010/12.02.20.46

Neste trabalho é apresentado um novo método de cálculo de difusão transversal ao campo magnético para as interações não-ressonantes entre partículas carregadas e decréscimos magnéticos (MDs, do inglês \textit{Magnetic Decreases}) no meio interplanetário. Os MDs são regiões do espaço onde a magnitude do campo magnético ambiente sofre reduções consideráveis. O efeito líquido da interação das partículas com tais estruturas é a difusão perpendicular ao campo magnético do centro de guia do movimento ciclotrônico das partículas. Assim, com o auxílio de um modelo geométrico e usando funções de distribuição observacionais que caracterizam os tamanhos dos MDs e os decréscimos de campo em seus interiores, foi desenvolvido um código computacional para a realização de simulações e quantificação da difusão sofrida por prótons com energias entre 10 keV e 2 MeV e \textit{pitch angle} igual a 45° ao interceptarem MDs em altas e baixas latitudes heliosféricas. As características dos MDs usadas nas simulações são retiradas das funções de distribuição com o uso do Método de Monte Carlo, que leva em consideração se os valores a serem usados possuem altas ou baixas probabilidades de serem encontrados dentre os dados interplanetários. As análises de dados mostraram que os MDs em altas latitudes são maiores que os MDs em baixas latitudes. No entanto, as estruturas detectadas mais próximas ao plano da eclíptica apresentam decréscimos de campo magnético mais acentuados, se comparados aos decréscimos dos MDs de altas latitudes. As simulações mostram que as distâncias de difusão atingidas pelo centro de guia das partículas são maiores em altas latitudes, indicando que o tamanho das estruturas é o parâmetro determinante na geração de grandes distâncias de difusão. Porém, em baixas latitudes a taxa de ocorrência de MDs é muito maior e a difusão mais efetiva nestas regiões, como indicam os valores do coeficiente de difusão. Outro resultado importante diz respeito à taxa de crescimento da distância de difusão, que mostra que essa distância cresce mais lentamente que o raio de Larmour das partículas à medida que as energias das mesmas são aumentadas. Além disso, a taxa de crescimento da distância de difusão apresenta uma tendência de saturação quando os raios de giro das partículas se tornam maiores ou tão grandes quanto os MDs. Os valores do coeficiente de difusão perpendicular se mostraram comparáveis aos valores do coeficiente de difusão de Bohm, indicando assim que estas interações não-ressonantes são muito eficientes ao induzir difusão das partículas. === In this work we present a new method of calculating cross-field diffusion caused by nonresonant interactions between charged particles and magnetic decreases (MDs) at interplanetary medium. MDs are space regions in which the magnitude of the ambient magnetic field drops considerably. The net effect of such interactions between particles and MDs is the cross- field diffusion of particles gyromotion guiding center. Using a geometrical model and observational distribution functions that describe MD sizes and field decreases, a computational code was developed to simulate and quantify diffusion experimented by protons with energies between 10 keV and 2 MeV and 45° pitch angle after interacting with MDs in high and low heliospherical latitudes. MD features used in simulations are taken from the distribution functions by Monte Carlo Method, which takes into account if the values to be used have a large or a small probability in happening in nature. Data analyses showed that MDs are larger in larger latitudes if compared with MDs in low latitudes. However, the structures detected closer to the ecliptic plane present more intense field decreases in relation to high latitude MDs. Simulations have shown that the diffusion distance got by particles guiding center are higher in high latitudes, indicating that MD sizes are the more important parameter in generating large diffusion distances. On the other hand, in low latitudes the MDs ocurrence rate is much higher and diffusion is more effective, as indicated by diffusion coeficient values. Another important result tells that the rate in which diffusion distance increases, as particles energies increase, is smaller than the rate in which particles gyroradius increase. Besides that, diffusion distance increasing rate tends to saturate as particles gyroradius become as large as MDs or larger. The cross-field diffusion coeficient as calculated by the interactions are comparable to Bohm diffision coeficient, showing that such nonresonant interactions are extremaly efficient in inducing particles diffusion.