Edge structures and turbulence in space plasmas / Estruturas de fronteira e turbulência em plasmas espaciais
AUTOR(ES)
Pablo Rubén Muñoz Gutberlet
FONTE
IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia
DATA DE PUBLICAÇÃO
29/09/2011
RESUMO
Neste trabalho foi investigada uma série de problemas físicos não-lineares relevantes para o ambiente espacial, baseando-se tanto em dados observacionais quanto numa abordagem de sistemas dinâmicos. Primeiro, foi estudada a relação entre as lâminas de corrente, a turbulência e a reconexão magnética na borda frontal de uma ejeção de massa coronal interplanetária detectada pelos quatro satélites Cluster, no dia 21 de Janeiro de 2005. Foi reportada a evidência observacional de duas lâminas de corrente reconectadas na vizinhança da camada limite frontal de uma nuvem magnética, as quais tem relação direta com o aumento da turbulência intermitente. Além disso, foram feitos estudos teóricos da fronteira de caos e as estruturas coerentes em fluídos e plasmas, incluindo o dínamo solar, o díodo de Pierce e um modelo de ondas de deriva não-linear em plasmas (ondas longas em águas razas). Todos os modelos estudados neste trabalho compartilham uma mesma característica: para um certo parâmetro físico dado, todas as condições iniciais convergem assintóticamente para um atrator, com algumas delas apresentando transientes caóticos antes de convergir para o atrator. Estes transientes caóticos devem-se à presença de uma estrutura coerente não- atrativa, chamada de sela caótica. Baseando-se no conceito da função de tempo de vida, é possível distinguir as regiões do espaço de fase com menores tempos de vida, cujas trajetórias convergem rapidamente para o atrator, daquelas com maiores tempos de vida, cujas trajetórias percorrem a vizinhança da sela caótica antes de converger para o atrator. A fronteira que separa as duas regiões é chamada de fronteira de caos, a qual corresponde à variedade estável de uma estrutura coerente de sela, o estado de fronteira, determinado pelo método de bisecção. Foi demonstrada a importância do estado de fronteira nas transições de fluxo laminar para turbulência em fluídos e plasmas. Concluiu-se que a fronteira de caos é um fenômeno universal em sistemas não-lineares que apresentam transientes caóticos, e pode ser crucial para compreender a turbulência na natureza.
ASSUNTO(S)
turbulence coherent structures nonlinear dynamical systems edge of chaos turbulência estruturas coerentes sistemas dinâmicos não-lineares fronteira de caos
