Estudio de la topología de la lámina de corriente heliosférica (HCS)
Authors
Arrazola Pérez, DavidDate
2022Affiliation
Universidad de Alcalá. Departamento de Física y Matemáticas; Universidad de Alcalá. Programa de Doctorado en Investigación Espacial y AstrobiologíaKeywords
Corriente heliosférica difusa (HCS)
Investigación espacial
Polaridad del campo magnético solar
Document type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Version
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
Rights
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional
Access rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
Abstract
El trabajo se enmarca en el contexto de la investigación del medio interplanetario, más
concretamente en una de las estructuras magnéticas que llena la Heliosfera, la lámina de corriente
heliosférica (HCS). La HCS se origina en el Sol y se extiende hasta los confines de la Heliosfera.
Se caracteriza por ser la frontera que divide la Heliosfera en regiones de polaridad magnética
opuesta ya que es en ella donde la componente radial del campo magnético solar se anula.
Aun siendo una estructura de enormes dimensiones y aun conociendo su existencia desde
prácticamente el inicio de las investigaciones espaciales, las incógnitas acerca de la estructura y la
dinámica de la HCS siguen siendo muchas, tanto a nivel global como local.
El Grupo de Investigación Espacial (SRG) de la Universidad de Alcalá lleva décadas
trabajando e investigando sobre distintos sucesos y estructuras presentes en el medio
interplanetario. Una de las líneas de investigación se focalizó en el estudio de la HCS, dando, entre
otros resultados, el desarrollo del modelo HYTARO. En este trabajo de tesis hemos avanzado en
el estudio de esta línea de investigación.
Partiendo del modelo magnetohidrodinámico desarrollado en el SRG, el cual describe la
estructura local de la lámina hemos dado uso al modelo para realizar un análisis multi-satélite
(capítulo 2). Para ello, hemos analizado una serie de cruces de HCS, todos ellos detectados por los
satélites ACE, Wind y STEREOs, y mediante el análisis de las características del viento solar y de
las variaciones del campo magnético hemos estimado las dependencias temporales y espaciales en
la estructura de la HCS. A partir de un análisis local de un cruce detectado por varios satélites,
hemos identificado las dependencias temporales y espaciales de la HCS. Los eventos estudiados
han cubierto dos períodos: la fase ascendente del ciclo solar 23 y el ciclo solar mínimo alrededor
del año 2007.
XII
El capítulo 3 se centra en la optimización de la función de ajuste del modelo, centrándonos,
más concretamente, en el estudio del campo de fondo presente en los cruces de HCS analizados,
el cual nos permitió reducir el número de parámetros pasando de ocho a cinco. Además, mediante
el análisis de componentes principales (PCA) hemos analizado las implicaciones que tiene aplicar
una reducción de dimensionalidad en un cruce de HCS. Mediante este método hemos obtenido la
contribución de cada una de las componentes del campo magnético en el estudio de un cruce de
HCS. Se analizaron 40 cruces de HCS eliminando la componente que menos contribuye y
reconstruyendo posteriormente el cruce analizando las implicaciones que tiene aplicar una
reducción de dimensionalidad. En términos porcentuales, la componente eliminada representaba
un 1% de la información total contenida en el cruce de HCS.
Finalmente, desarrollamos el modelo HYTARO+ (capítulo 4). El estudio del campo de
fondo en el capítulo anterior nos llevó a investigar el sentido físico del mismo cuyo origen es solar.
Mediante el desarrollo multipolar del campo magnético solar identificamos el campo de fondo
presente en los cruces de HCS como una suma de los términos dipolar y cuadrupolar. Para esta
parte del trabajo de tesis presentado se analizaron alrededor de 100 cruces, cubriendo el ciclo solar
23, y se identificó la componente dominante para cada uno de los términos, dipolar y cuadrupolar.
La información fundamental sobre la estructura local de la HCS que incluía HYTARO, se ha
mantenido en HYTARO+.
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