A study of shock wave front and magnetic cloud extent in the inner heliosphere using observations from multi-spacecrafts

• Ano de defesa: 2009
• Autor(a) principal: Aline de Lucas
• Orientador(a): Alisson Dal Lago, Alícia Kuiza Clúa de Gonzales Alarcon
• Banca de defesa: Delano Gobbi, Adriana Valio Roque Silva, Fernado Luiz Guarnieri
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Geofísica Espacial
• País: BR
• Resumo em Inglês: The two Helios probes traveled at variable longitudinal and radial separations (from 0.3 to 1 AU distance from the Sun) through the inner heliosphere from the end of 1974 until the beginning of 1986. In this way, they collected high resolution plasma and magnetic field data for an entire solar cycle. More than 390 shock waves driven by Interplanetary Coronal Mass Ejections (ICMEs) could be detected. Combining the data from both probes, we made a statistical study of the spatial extent of shock fronts in the interplanetary medium. We determine the dependence of the probability for shocks to be observed by both probes as a function of the spacecraft separation. We found that for a longitudinal separation of about 90° a shock has 50% chance to be observed by both probes. Including plasma and magnetic field data from the near-Earth ISEE-3 and IMP-8 spacecraft improved our statistical evaluation substantially. Thus, we found a few cases where the observations were located on almost opposite sides of the Sun and yet observed shock fronts within reasonable timely context. However, due to the absence of simultaneous coronal observations we can no longer uniquely decide whether these shocks originated at one and the same solar event. Among the large set of shocks identified by H1 and H2, many of them were driven by Magnetic Clouds (MCs). Some of these MCs were observed by multi-spacecraft, while most part of them consituted the group of singlespacecraft observation of MCs. On the other hand, we found that the longitudinal extent of MCs can be as large as 90°. We found one event where the two probes were separated by about 15°, and only one of the probes observed the MC and the shock wave driven by the cloud. We used the local Minimum Variance Analysis (MVA) to determine the direction of rotation of the magnetic field inside the MCs and the orientation of the MC axis. Highly-inclined MCs are less likely to be observed by two space probes even if they are very close to each other. In general, as observation from multi-spacecraft, MCs behave as well-organized structures in the inner heliosphere.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/04.14.23.59

As duas sondas Helios viajaram na heliosfera interna do final do ano de 1974 até o início do ano de 1986, variando sua posição em longitude e distância radial (de 0.3 a 1 AU). Elas coletaram dados de plasma e campo magnético de alta resolução durante um ciclo solar completo. Mais de 390 ondas de choque interplanetárias guiadas por Ejeções Coronais de Massa Interplanetárias (ICMEs) foram identificadas pelas duas sondas, H1 e H2. Associando-se os dados de plasma e campo magnético de ambas as sondas, fazemos um estudo estatístico da extensão espacial de frentes de choque no meio interplanetário. Determinamos a dependência da probabilidade de choques serem vistos por ambas as sondas como uma função da separação longitudinal das espaçonaves. Como resultado, encontramos que, para um ângulo de separação entre as sondas de aproximadamente 90°, um choque tem 50% de chance de ser visto por ambas as sondas. A inclusão de dados dos satélites ISEE-3 e IMP-8 orbitando nas proximidades da Terra melhorou nossa estatística consideravelmente. Dentre os choques estudados, encontramos alguns casos em que as sondas estavam em direções praticamente opostas ao Sol e ainda assim observaram frentes de choque dentro de um contexto temporal aceitável. No entanto, devido à falta de observações simultâneas da coroa, não pudemos decidir univocamente se tais choques têm a mesma origem solar. Dentre o grande grupo de ondas de choque identificadas por H1 e H2, muitas delas foram guiadas por Nuvens Magnéticas (MCs). Algumas destas MCs foram observadas por múltiplas espa¸conaves, enquanto que a maioria delas constituiu o grupo das MCs observadas por uma única espaçonave. Por outro lado, encontramos que a extensão longitudinal das MCs pode ser tão grande quanto 90°. Dentre as nuvens estudadas, encontramos um evento em que as sondas estavam separadas por apenas 15° e somente uma delas observou a MC e o choque guiado pela mesma. Usamos a técnica de Análise da Mínima Variância (MVA) para determinar a direção de rotação do campo magnético dentro das MCs e a orientação do eixo das mesmas. Nuvens magnéticas que são altamente inclinadas em relação ao plano da eclíptica têm menos chance de ser observadas por duas espaçonaves mesmo se elas estiverem próximas uma da outra. Em geral, como indicado pelas observações através de múltiplas espaçonaves, MCs comportam-se como estruturas bem organizadas na heliosfera interna.