EFECTOS INTERPLANETARIOS SOBRE EL FLUJO DE RAYOS CÓSMICOS EN REGIONES POLARES DE LA SUPERFICIE TERRESTRE

GUTIERREZ, CHRISTIAN; DASSO, SERGIO

Conferencia; XXIX Reunión Científica de la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas.; 2021

El medio interplanetario presenta estructuras transitorias que perturban y modifican lascondiciones típicas del viento solar, a medida que se propagan en la heliosfera. En particular lasdos perturbaciones de meso-escala más comunes son (1) la manifestación interplanetaria deeyecciones coronales de masa (en inglés, Interplanetary Coronal Mass Ejections, ICMEs) y (2) lasregiones de interacción de corrientes de flujo (en inglés, Stream Interaccion Region, SIRs).Las ICMEs se originan como consecuencia de inestabilidades en la corona del Sol, y estántípicamente constituidas por distintas sub-estructuras. En el caso de un observador fijo a unaunidad astronómica del Sol, por ejemplo, en el viento solar ubicado en cercanías de la tierra, laprimera estructura que se observa asociada a la ICME es el choque interplanetario, en el cualocurre un abrupto e intenso salto en todos los parámetros del plasma del viento solar, así comotambién un abrupto incremento en la intensidad del campo magnético interplanetario, y cambiosen su dirección. Luego del choque interplanetario se encuentra una región dominada por laturbulencia a la que se conoce como vaina. Una vez finalizada la vaina se observa la eyectamagnética que consiste del plasma magnetizado eyectado desde la superficie del Sol. Existenciertas ICMEs que presentan características distintivas y reciben el nombre de nubes magnéticas(en inglés, Magnetic Clouds, MCs), las cuales se caracterizan por una estructura de campomagnético helicoidal con forma de cuerda de flujo, una rotación suave de las componentescartesianas del campo magnético y temperatura de protones baja, los eventos que forman estesubconjunto de ICMEs son muy importantes, ya que por ejemplo son las que provocan lasmayores perturbaciones geomagnéticas en el entorno espacial de nuestro planeta.Por otro lado, los eventos SIRs constan de plasma interplanetario que surgen en el propioviento solar como consecuencia del proceso de interacción entre una corriente de viento solarrápido, originado en los agujeros coronales solares, y una corriente de viento solar lento, originadoen alguna región activa del Sol.Tanto las ICMEs como las SIRs son potenciales causantes de decrecimientos Forbush (eninglés, Forbush Decrease, FDs), los cuáles consisten en un repentino decrecimiento en el flujo derayos cósmicos galácticos (en inglés, Galactic Cosmic Rays, GCRs) observados en superficie pordistintos instrumentos, como los monitores de neutrones o los detectores de Cherenkov en agua.Es importante tener en cuenta que la trayectoria de los GCRs primarios con dirección a la Tierraes desviada por el efecto del campo geomagnético, modificando la dirección de llegada o inclusoimpidiendo que las partículas se acerquen a la Tierra. Partículas con poca energía o poca rigidezno podrán lograr alcanzar las cercanías de la superficie, mientras que aquellas que tengan granenergía (o rigidez) podrán hacerlo. Así, una cantidad usual para caracterizar cada punto ensuperficie es la rigidez de corte, que básicamente indica si las partículas cósmicas pueden o nollegar a ese punto geográfico, dependiendo de su rigidez (asociada con su energía). Por otro lado,cuando los rayos cósmicos primarios ingresan a la atmósfera terrestre, interactúan con losdistintos componentes generando una precipitación de partículas, uno de los componentes que segenera producto de las reacciones nucleares son neutrones, cuya abundancia es proporcional elnúmero de GCRs primarios y es el que miden, por ejemplo, los monitores de neutrones.XXIX REUNIÓN CIENTÍFICA AAGG2021 ISBN 978-987-25291-4-7 31En este trabajo se estudiaron las consecuencias de eventos ICMEs y SIRs sobre el flujo deGCRs, es decir que se investigaron las propiedades de los FDs producidos por ICMEs y SIRs. Enparticular, se analizaron todas las ICMEs (457 eventos) ocurridas durante el período (1998-2016)según el catálogo de Regnault et al. (2020) (Space Physics, 125, e28150, 2020) y todas las SIRs(450 eventos) ocurridas durante el período (1995-2009) según la lista de Jian et al. (Solar Phys.,239, 337, 2006). Para el análisis del medio interplanetario se utilizaron datos in situ de la sondaespacial ACE, en el caso de las propiedades del plasma del viento solar se utilizaron los datos delinstrumento SWEPAM con una cadencia temporal de 64 segundos, mientras que para el campomagnético interplanetario se utilizaron los datos del instrumento MAG, con una cadencia temporalde 16 segundos. Para estudiar el flujo de rayos cósmicos se utilizaron mediciones in situ delmonitor de neutrones McMurdo, el cual tiene una rigidez de corte de 0.2 GV. Los datos utilizadoscorresponden al conteo de neutrones corregido por presión, con una resolución temporal de unahora. En la primer parte del trabajo se realizó un análisis estadístico de todos los eventosestudiados. En el caso de las ICMEs se decidió categorizarlas en ICMEs rápidas, medias y lentas,motivados por los resultados del trabajo de Masías-Meza et al. (A&A, 592, A118, 2016) en dondese demuestra que las ICMEs dependiendo de su velocidad media provocan FDs con distintascaracterísticas. En la segunda parte del trabajo se utilizó la metodología de época superpuesta adistintos subconjuntos de ICMEs y SIRs para estudiar distintas propiedades propias a cadacategoría. En cuanto a las ICMEs se aplicó el método de época superpuesta a todas las ICMEs, alas ICMEs lentas, medias y rápidas, a la presencia o no de MCs, a la presencia o no de vaina, a laintensidad del FD y a la forma del perfil del FD. Para las SIRs se aplicó el método de épocasuperpuesta para todos los eventos SIRs, y en SIRs lentas y rápidas discriminando entre lavelocidad media de las SIRs. Los resultados obtenidos ayudarán a extender el conocimiento quese tiene acerca de la intensidad de los FDs causados tanto por las ICMEs y las SIRs, así comotambién comprender mejor los mecanismos físicos involucrados en la modulación de GCRsdebido a estas estructuras.