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IV CONVEGNO SULLA RICERCA ITALIANA IN FISICA SOLARE E RELAZIONI SOLE-TERRA

IV CONVEGNO SULLA RICERCA ITALIANA IN FISICA SOLARE E RELAZIONI SOLE-TERRA Trieste, 18-20 ottobre 2005. Vortici di convezione nella ionosfera aurorale e polare e ruolo della pressione dinamica del vento solare.

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IV CONVEGNO SULLA RICERCA ITALIANA IN FISICA SOLARE E RELAZIONI SOLE-TERRA

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  1. IV CONVEGNO SULLA RICERCA ITALIANA IN FISICA SOLARE E RELAZIONI SOLE-TERRA Trieste, 18-20 ottobre 2005 Vortici di convezione nella ionosfera aurorale e polare e ruolo della pressione dinamica del vento solare Coco, I.(1), E. Amata(1), M. F. Marcucci(1), J.-P. Villain(2), C. Hanuise(2), J.-C. Cerisier(3), J.-P. St. Maurice(4) and N. Sato(5). (1) Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario (IFSI) – INAF, Roma. (2) Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement (LPCE) – CNRS, Orléans, France. (3) Centre d’Etude des Environnements Terrestre et Planétaires (CETP) – IPSL, St. Maur des Fossés, France. (4) Department of Physics and Engineering Physics, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada. (5) National Institute of Polar Research (NIPR), Tokyo, Japan.

  2. Sommario: • Fenomeni di convezione transitori di piccola scala: i Travelling Convection Vortices (TCV). • Fenomeni di convezione transitori di piccola scala: i Travelling Convection Vortices (TCV). • I radar coerenti SuperDARN. • Presentazione di un evento: 01/06/1998, ore 14:16 TU. Appaiono vortici di convezione transitori nell’emisfero Nord. • Misure nello spazio: il ruolo della pressione dinamica del vento solare. • Conclusioni.

  3. Zesta et al., JGR, 107, 1317, 2002 Fenomeni di convezione sporadici e transitori Glassmeier et al., JGR, 94, 2520, 1989 Nella ionosfera… Travelling Convection Vortices (TCV) Perturbazione alla magnetopausa Vortici magnetosferici indotti Field Aligned Currents Es.: piccoli impulsi di pressione dinamica del vento solare, instabilità di Kelvin – Helmoltz, penetrazione impulsiva di plasma, riconnessione sporadica…

  4. Sommario: • Fenomeni di convezione transitori di piccola scala: i Travelling Convection Vortices (TCV). • I radar coerenti SuperDARN. • Presentazione di un evento: 01/06/1998, ore 14:16 TU. Appaiono vortici di convezione transitori nell’emisfero Nord. • Misure nello spazio: il ruolo della pressione dinamica del vento solare. • Conclusioni.

  5. I radar SuperDARN (Super Dual Auroral Radar Network) • Rete di radar che lavorano in modo sincrono e continuo tra 8 e 20 MHz. • Ogni installazione radar è composta da 16 antenne principali che coprono un campo di vista di circa 52° lungo 16 direzioni distinte. • I radar SuperDARN forniscono una misura diretta della velocità di convezione del plasma nella ionosfera, attraverso la decorrelazione temporale del segnale Doppler ricevuto. La risoluzione temporale è di 2 minuti. • Sono attualmente operativi 10 radar nell’emisfero Nord e 7 nell’emisfero Sud. • L’IFSI gestisce insieme ai partner francesi del LPCE – CNRS il radar delle isole Kerguelen. Sempre in collaborazione coi francesi è prevista la costruzione di 2 nuovi radar a Dome C nel 2007.

  6. Sommario: • Fenomeni di convezione transitori di piccola scala: i Travelling Convection Vortices (TCV). • I radar coerenti SuperDARN. • Presentazione di un evento: 01/06/1998, ore 14:16 TU. Appaiono vortici di convezione transitori nell’emisfero Nord. • Misure nello spazio: il ruolo della pressione dinamica del vento solare. • Conclusioni.

  7. Orientamento IMF 06/01/1998 – 14:14  14:30 TU Potenziale elettrostatico ricostruito a partire dalle velocità di convezione misurate dai radar( E = -, V = (E x B)/B2). I vettori velocità giacciono sui contorni equipotenziali.

  8. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS* e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR CHB RBY *Si ringraziano M. Engebretson e W. J. Hughes per l’utilizzo dei dati di MACCS.

  9. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR CHB RBY

  10. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR CHB RBY

  11. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR V  7  8 km/s CHB RBY

  12. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR CHB RBY

  13. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR CHB RBY

  14. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR CHB RBY

  15. 2000 5450 3080 5750 Settore mattina (Magnetic Local Time 06 - 12) Confronto tra i dati di tre magnetometri della rete canadese MACCS e le mappe di potenziale SuperDARN. CDR CHB RBY

  16. Settore pomeriggio (Magnetic Local Time 12 - 18) Confronto tra i dati di cinque magnetometri delle reti DMI* e MAGIC* e le mappe di potenziale SuperDARN. AMK SCO MCG DNB NRD 14:16 – 14:18 * Si ringraziano J. Watermann per l’utilizzo dei dati DMI, e R. Clauer per l’utilizzo dei dati di MAGIC.

  17. Settore pomeriggio (Magnetic Local Time 12 - 18) Confronto tra i dati di cinque magnetometri delle reti DMI e MAGIC e le mappe di potenziale SuperDARN. AMK ? SCO MCG DNB NRD 14:18 – 14:20

  18. Settore pomeriggio (Magnetic Local Time 12 - 18) Confronto tra i dati di cinque magnetometri delle reti DMI e MAGIC e le mappe di potenziale SuperDARN. AMK SCO MCG DNB NRD 14:20 – 14:22

  19. Settore pomeriggio (Magnetic Local Time 12 - 18) Confronto tra i dati di cinque magnetometri delle reti DMI e MAGIC e le mappe di potenziale SuperDARN. AMK SCO MCG DNB NRD V  12  13 km/s 14:22 – 14:24

  20. Sommario: • Fenomeni di convezione transitori di piccola scala: i Travelling Convection Vortices (TCV). • I radar coerenti SuperDARN. • Presentazione di un evento: 01/06/1998, ore 14:16 TU. Appaiono vortici di convezione transitori nell’emisfero Nord. • Misure nello spazio: il ruolo della pressione dinamica del vento solare. • Conclusioni.

  21. Dati di WIND*. 6 gennaio 1998. 13:29 TU Dall’alto verso il basso (GSM): |B|, Bx, By, Bz, V, Pressione dinamica. Ris. Dati campo mag.: 3 sec. Ris. Dati plasma: 1 min. Oscillazioni di densità di periodo 6  8 minuti. *Si ringraziano R. P. Lepping e K. W. Ogilvie per l’utilizzo dei dati di IMF e plasma di WIND.

  22. GEOTAIL* IMP 8* GOES – 8* GOES - 9 Grigio: SI a IMP8 14:13 IMP-8 Blu: SI a GEOTAIL 14:16 Rosso: magnetopausa a GEOTAIL GOES-9 GOES-8 14:19 Wind y GEOTAIL Fronte del SI, 14:13 UT x WIND (Rt): X=227, Y= 20, Z =-5 IMP 8 (Rt): X=29, Y=-1, Z=14.6 GEOTAIL (Rt):X= 7, Y=6, Z=0.5 Verde: SI a GOES-8 ~14:15 *Si ringraziano S. Kokubun, A. Szabo, R. P Lepping e H. Singer per l’utilizzo dei dati di campo magnetico di GEOTAIL, IMP8 e GOES.

  23. Sommario: • Fenomeni di convezione transitori di piccola scala: i Travelling Convection Vortices (TCV). • I radar coerenti SuperDARN. • Presentazione di un evento: 01/06/1998, ore 14:16 TU. Appaiono vortici di convezione transitori nell’emisfero Nord. • Misure nello spazio: il ruolo della pressione dinamica del vento solare. • Conclusioni.

  24. Conclusioni • Un impulso di pressione dinamica del vento solare osservato da WIND alle 13:29 TU, raggiunge la magnetopausa terrestre intorno alle 14:15 TU, sul lato mattina. Tale impulso è seguito da oscillazioni di minore intensità. • Un impulso di pressione dinamica del vento solare osservato da WIND alle 13:29 TU, raggiunge la magnetopausa terrestre intorno alle 14:15 TU, sul lato mattina. Tale impulso è seguito da oscillazioni di minore intensità. • A partire dalle 14:16, pressoché contemporaneamente in tutto il settore giorno, i magnetometri osservano il passaggio di TCV, con centri localizzati intorno a 75° di latitudine magnetica. Tali TCV sono chiaramente innescati dall’impulso di pressione. • A partire dalle 14:16, pressoché contemporaneamente in tutto il settore giorno, i magnetometri osservano il passaggio di TCV, con centri localizzati intorno a 75° di latitudine magnetica. Tali TCV sono chiaramente innescati dall’impulso di pressione. • Sembrano sussistere due sistemi separati di TCV: un vortice singolo nel pomeriggio che si allontana dal mezzogiorno locale a una velocità di 12  13 km/s, e un sistema di due vortici nel settore mattina, che si sposta invece verso il mezzogiorno locale a una velocità di circa 7  8 km/s. • Sembrano sussistere due sistemi separati di TCV: un vortice singolo nel pomeriggio che si allontana dal mezzogiorno locale a una velocità di 12  13 km/s, e un sistema di due vortici nel settore mattina, che si sposta invece verso il mezzogiorno locale a una velocità di circa 7  8 km/s. • I radar osservano entrambi i sistemi di TCV, confermando che il plasma circola in senso orario (FAC entranti)per il primo vortice della mattina e per il vortice del pomeriggio. Questa osservazione, insieme al verso di propagazione dei vortici, non è in completo accordo con i modelli esistenti. • I radar osservano entrambi i sistemi di TCV, confermando che il plasma circola in senso orario (FAC entranti) per il primo vortice della mattina e per il vortice del pomeriggio. Questa osservazione, insieme al verso di propagazione dei vortici, non è in completo accordo con i modelli esistenti. • In generale, durante tutto il periodo, la convezione globale reagisce rapidamente alle variazioni del campo magnetico interplanetario: verso le 14:17 la componente By diminuisce molto bruscamente e la simmetria delle celle si sposta verso il pomeriggio; intorno alle 14:20 la componente Bz diventa negativa, e le celle si estendono a più bassa latitudine. • In generale, durante tutto il periodo, la convezione globale reagisce rapidamente alle variazioni del campo magnetico interplanetario: verso le 14:17 la componente By diminuisce molto bruscamente e la simmetria delle celle si sposta verso il pomeriggio; intorno alle 14:20 la componente Bz diventa negativa, e le celle si estendono a più bassa latitudine. • A partire dalle 14:22 sia i magnetometri canadesi (mattina), sia quelli groenlandesi (pomeriggio) osservano delle pulsazioni pc5, di periodo 5  6 minuti. I radar osservano delle strutture vorticose sopra il Canada. Tali fenomeni potrebbero essere legati alle oscillazioni di pressione dinamica successive all’impulso principale. • A partire dalle 14:22 sia i magnetometri canadesi (mattina), sia quelli groenlandesi (pomeriggio) osservano delle pulsazioni pc5, di periodo 5  6 minuti. I radar osservano delle strutture vorticose sopra il Canada. Tali fenomeni potrebbero essere legati alle oscillazioni di pressione dinamica successive all’impulso principale.

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