Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo - CORDIS

ERC

QUESPACE Resultado resumido

Project ID: 200141
Financiado con arreglo a: FP7-IDEAS-ERC
País: Finlandia

Modelización de la magnetosfera dinámica

La transferencia de energía desde el viento solar a través de la magnetopausa de la Tierra hacia el interior de la ionosfera es una de las preguntas más fundamentales de la física del espacio. Un grupo de científicos europeos abordó el tema con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación (CEI).
Modelización de la magnetosfera dinámica
Hasta hace poco, se evaluaba la transferencia total de energía mediante análisis de correlación de los parámetros del viento solar e indicadores de la actividad magnetosférica. Sin embargo, gracias a que cada vez hay más capacidad de computación disponible, se ha podido abordar la modelización global del campo magnético magnetosférico.

El enfoque magnetohidrodinámico (MHD) menos exigente desde el punto de vista de la computación ha evolucionado de forma importante gracias a distintos códigos que ahora están disponibles para la investigación en física espacial. Desafortunadamente, muchos procesos magnetosféricos de gran escala no se pueden reproducir mediante modelos MHD.

En el marco del proyecto QUESPACE (Quantifying energy circulation in space plasma), los investigadores pretendían implementar la física cinética en los modelos globales. Con este fin, utilizaron la ecuación de Vlasov para modelizar la evolución de la distribución de iones directamente, tratando los electrones como un fluido.

La principal ventaja de este enfoque híbrido con Vlasov es la capacidad de generar funciones de distribución de iones comparables a las que se pueden medir in situ desde una astronave. No obstante, debido a la complejidad de los cálculos, antes de QUESPACE solo se habían podido realizar simulaciones híbridas con Vlasov locales.

Los investigadores desarrollaron métodos numéricos para resolver la ecuación de Vlasov y utilizaron los métodos más avanzados de paralelización para poder describir el entorno espacial de la Tierra a escala iónica. Vlasiator es una simulación del entorno espacial en la escala cinética de nuevo desarrollo.

QUESPACE aprovechó el superordenador Hermit de la Colaboración para la Computación Avanzada en Europa (PRACE) para realizar las primeras simulaciones híbridas con Vlasov globales. Vlasiator fue capaz de reproducir las características esenciales de la interacción entre el viento solar y la magnetosfera, como los procesos de interacción onda-partícula en el frente de choque iónico.

Es importante destacar que las distribuciones de iones reproducidas en las simulaciones son coherentes con las observaciones realizadas en el frente de choque desde una o más astronaves. En particular, los satélites Cluster muestran ondas magnetosónicas de compresión que concuerdan con la imagen que reproducen las simulaciones.

A diferencia de las observaciones desde astronaves, Vlasiator modeliza la cavidad magnetosférica completa de forma global de modo que es posible realizar el seguimiento de procesos en el espacio y el tiempo, lo cual representa un avance muy importante. El trabajo de QUESPACE ha definido nuevos estándares en las simulaciones de física de plasmas.

Información relacionada

Palabras clave

Magnetosfera, transferencia de energía, viento solar, QUESPACE, ecuación de Vlasov, Vlasiator
Número de registro: 183163 / Última actualización el: 2016-08-02
Dominio: Energía