Invariantes Geométricos en Tensores de Gradiente del Campo Magnético y Gradiente de Velocidad: Una Revisión Bibliográfica sobre Simulaciones de Plasmas Espaciales Turbulentos

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.56048/MQR20225.8.3.2024.4010-4027

Palabras clave:

invariantes geométricos; magnetohidrodinámica; turbulencia espacial; plasmas turbulentos

Resumen

La investigación sobre invariantes geométricos en los tensores de gradiente del campo magnético y de velocidad en plasmas espaciales turbulentos busca comprender la estructura y dinámica de los plasmas en el medio interplanetario, crucial para descifrar los procesos de turbulencia y disipación de energía. Para ello, se llevó a cabo una revisión bibliográfica detallada en bases de datos científicas como Google Académico, Scopus y Web of Science, empleando palabras clave y operadores booleanos específicos para identificar artículos relevantes publicados en los últimos 10 años, en inglés o español, y accesibles en formato completo. La selección de estudios se realizó siguiendo el protocolo PRISMA, lo que garantizó una evaluación rigurosa de la calidad y pertinencia de los datos. Los 13 estudios revisados evidencian que los invariantes geométricos, derivados de las ecuaciones de magnetohidrodinámica (MHD), ofrecen una descripción detallada de cómo evolucionan las estructuras magnéticas y de velocidad en plasmas turbulentos. Los invariantes muestran patrones topológicos distintos según la escala y la configuración del plasma, y se ha encontrado que la curvatura del campo magnético y la tasa de disipación juegan roles clave en la dinámica turbulenta. Los resultados subrayan la importancia de los invariantes geométricos para comprender la complejidad de la turbulencia en plasmas espaciales, lo que no solo avanza el conocimiento teórico en física del plasma, sino que también proporciona una base sólida para la interpretación de datos obtenidos en misiones espaciales y para el desarrollo de modelos predictivos más precisos.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Métricas

Cargando métricas ...

    Cited

    DOI: 10.56048DOI

Biografía del autor/a

Myrian Cecilia Borja-Saavedra, ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO (ESPOCH)

Docente

Citas

Bandyopadhyay, R., Yang, Y., Matthaeus, W. H., Chasapis, A., Parashar, T. N., Russell, C. T., . . . Gershman, D. J. (2020). Medición in situ de la curvatura del campo magnético en plasmas de espacio turbulento: un estudio estadístico. The Astrophysical Journal Letters, 893(1), L25. https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab846e

Bennett, A. (2006). Lagrangian fluid dynamics. Cambridge University Press.

Biskamp, D. (1997). Nonlinear magnetohydrodynamics. Cambridge University Press.

Blackburn, H., Mansour, N., & Cantwell, B. (1996). Topologyof fine-scale motions inturbulent channel flow. Journal of Fluid Mechanics, 310, 269–292.

Bowen, R. (1989). Introduction to continuum mechanicsfor engineers. Plenum Press .

Bruno, R., y Carbone, V. (2013). The solar wind as a turbulence laboratory. Living Reviews in Solar Physics, 2(1), 1-208. https://doi.org/10.12942/lrsp-2005-4

Buxton, O., & Ganapathisubramani, B. (2010). Amplification of enstrophy in the far field of anaxisymmetric turbulent jet. Journal of fluid mechanics, 651, 483–502.

Cantwell, B. (1992). Exact solution of a restricted euler equation for the velocity gradient. Physics of Fluids A: Fluid Dynamics, 4(4), 782–793.

Charlton, N. (1967). Magnetohydrodynamics: A Fusion of Old and New. Commission on College Physics.

Consolini, G., Materassi, M., Marcucci, M. F., & Pallocchia, G. (2015). Statistics of the velocity gradient tensor in space plasma turbulent flows. The Astrophysical Journal Letters, 813(1), 1-10. https://doi.org/10.1088/0004-637X/813/1/1

Consolini, G., Quattrociocchi, V., & Marcucci, M. F. (2018). Sobre la topología del campo magnético en la región de reconexión. Journal of Physics: Conference Series, 1100(012007). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1100/1/012007

Cordero, M. (2013). Introducción a la física espacial. Universidad Nacional Autónoma de México.

Davidson, P. (2015). Turbulence: an introduction for scientists and engineers. Oxford University Press.

De los Arcos, M., & Tanarro, P. (2011). Plasma: el cuatro estado de la materia. CSIC - CSIC Press.

Girimaji, S. (1990). Small-scale deformation processes in isotropic turbulence. Cornell University.

Greco, A., Chuychai, P., Matthaeus, W. H., Servidio, S., & Dmitruk, P. (2008). Estructuras MHD intermitentes y discontinuidades clásicas. Cartas de Investigación Geofísica, 35(19). https://doi.org/10.1029/2008GL035454

He, J., Duan, D., Wang, T. Z., Li, W., Verscharen, D., Wang, X., . . . Burch, J. (2019). Direct Measurement of the Dissipation Rate Spectrum around Ion Kinetic Scales in Space Plasma Turbulence. The Astrophysical Journal Letters, 880(121), 1-10. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab2a79

Hnat, B., Chapman, S., & Watkins, N. (2021). Magnetic Topology of Actively Evolving and Passively Convecting Structures in the. Physical Review Letters, 126(12), 125101.1-6. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.125101

Huang, S. Y., Zhang, J. S., Yuan, Z. G., Deng, X. H., Jiang, K., Xu, S. B., . . . Zhang, Z. H. (2020). Observaciones de la curvatura de la línea del campo magnético y su papel en la turbulencia del plasma espacial. The Astrophysical Journal Letters, 898(1), L18. https://doi.org/10.3847/2041-8213/aba263

Ji, Y., Shen, C., Ma, L. R., & Ahmad, N. (2023). Estadísticas de invariantes geométricos de tensores de gradiente de campo magnético en la magnetosfera turbulenta basadas en una misión magnetosférica multiescala. Physics of Fluids, 35(025107). https://doi.org/10.1063/5.0134514

Ji, Y., Shen, C., Ren, N., Ma, L., Ma, Y. H., & Chen, X. (2022). Curvatura del campo magnético y su papel en el plasma en la vaina magnética turbulenta. El Diario Astrofísico, 941(1), 67. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aca01b

Jiménez, J., Wray, A. S., & Rogallo, R. (1993). The structure of intense vorticity in isotropic turbulence. J. Fluid Mech, 255, 65-90.

Johnson, P., y Meneveau, C. (2016). A closure for lagrangian velocity gradient evolution inturbulence using recent-deformation mapping of initially gaussian fields. Journal of Fluid Mechanics, 804, 387–419.

Matthaeus, W. H. (2021). Turbulencia en plasmas espaciales: ¿Quién la necesita? Physics of Plasmas, 28(032306). https://doi.org/10.1063/5.0041540

Quattrociocchi, V., Consolini, G., Marcucci, M., & Materassi, M. (2019). On geometrical in-variants of the magnetic field gradient tensor in turbulent space plasmas: Scale variabilityin the inertial range. The Astrophysical Journal Letters, 878(2), 1-12. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab1b2c

Quattrociocchi, V., Consolini, G., Materassi, M., Alberti, T., & Pietropaolo, E. (2022). Evolución lagrangiana de invariantes de tensor de gradiente de campo en teoría magnetohidrodinámica. Caos, Solitones y Fractales: X, 9. https://doi.org/10.1016/j.csfx.2022.100080

Rakhmanova, L., Riazantseva, M., & Zastenker, G. (2021). Turbulencia del plasma y del campo magnético en la magnetocubierta terrestre a escalas iónicas. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 7(616635). https://doi.org/10.3389/fspas.2020.616635

Rodi, W., & Fueyo, N. (2002). Engineering turbulence modelling and experiments. Actas del 5º Simposio Internacional sobre Modelización y Medidas de Turbulencia en Ingeniería.

Rubio, L. (2010). Análisis de modelos sencillos para los términos difusivos del sistema conjunto gradiente de velocidad-gradiente de un escalar en mezcla escalar turbulenta mediante simulaciones montecarlo. Ph.D. dissertation, Universidad de Zaragoza.

Saccone, F., Pagmola, M., & Moya, J. (2005). determinación de anisotropías en materiales magnéticos mediante un vsm biaxial de diseño propio. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.3602.9601

Scarabino, A. E. (2005). Características de la turbulencia atmosférica en un bosque de coníferas. Tesis de doctorado, Universidad Nacional de La Plata. https://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/1369

Sorriso, L., Carbone, V., Giuliani, P. V., Bruno, R. A., & Martines, E. (2001). Intermitencia en la turbulencia del plasma. Ciencias Planetarias y Espaciales, 49(12), 1193–1200. https://doi.org/10.1016/S0032-0633(01)00060-5

Tsinober, A. (2009). An informal conceptual introduction to turbulence. Springer.

Vásquez, A. (2002). Modelado de fenómenos de plasma en la corona solar. Ph.D. dissertation, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.

Zhang, J., Huang, S. Y., Sahraoui, F., Andrés, N., Yuan, Z. G., Jiang, K., . . . Yu, L. (2022). Topología de campos magnéticos y de velocidad a escalas cinéticas en turbulencia de plasma incompresible. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 128(1). https://doi.org/10.1029/2022JA031064

Zurbriggen, E. (2017). Estudio MHD de la dinámica del plasma de la corona solar. Tesis Doctoral en Astronomía , Universidad Nacional de Córdoba. http://hdl.handle.net/11086/5816

Descargas

Publicado

2024-08-27

Cómo citar

Borja-Saavedra, M. C. (2024). Invariantes Geométricos en Tensores de Gradiente del Campo Magnético y Gradiente de Velocidad: Una Revisión Bibliográfica sobre Simulaciones de Plasmas Espaciales Turbulentos. MQRInvestigar, 8(3), 4010–4027. https://doi.org/10.56048/MQR20225.8.3.2024.4010-4027