Original title: Simulace šíření vln v planetárních magnetosférách
Translated title: Ray tracing simulations of wave propagation in planetary magnetospheres
Authors: Hanzelka, Miroslav ; Santolík, Ondřej (advisor) ; Chum, Jaroslav (referee)
Document type: Master’s theses
Year: 2018
Language: cze
Abstract: [cze] [eng]
Elektromagnetické (EM) vlny v plazmatu se podílejí na dynamice mag- netosféry Země a dalších planet Sluneční soustavy a významně tak ovlivňují kosmické prostředí v oblastech, kterými procházejí orbity umělých družic. V této práci na několika příkladech ukazujeme možnosti využití metody zva- né ray tracing, která nám umožňuje studovat šíření vln v plazmatu na zákla- dě paprskové aproximace geometrické optiky. Pomocí numerických simulací v přiblížení studeného plazmatu vysvětlujeme prudké změny v orientaci vl- nového vektoru kvaziperiodických emisí pozorovaných nízkoorbitální družicí DEMETER. S využitím programu pro výpočet trajektorií paprsků v disperz- ním prostředí horkého plazmatu, který jsme pro tuto práci vyvinuli, bylo dále studováno šíření EM emisí typu chorus v oblasti vnější magnetosféry Země se zaměřením na vývoj energie vlny podél magnetických siločar a vyhodnocení rozdílů mezi vedeným a nevedeným šířením. Ukazujeme, že chorus pozoro- vaný družicemi Cluster musí být převážně vedený a že ačkoli růst energie nelze zcela vysvětlit pomocí zde aplikované lineární teorie, mají i lineární efekty na růstech nezanedbatelný podíl. Nakonec prezentujeme propagační charakteristiky EM protonových cyklotronových vln v magnetosféře Saturnu bohaté na vodní ionty a ukazujeme, že na rozdíl od zemské magnetosféry je... Electromagnetic (EM) waves in plasma influence the dynamics of plane- tary magnetospheres and affect the cosmic environment in orbital regions of man-made satellites. In this thesis, we present space physics applications of the ray tracing method as a tool for studying the propagation of plasma waves in the approximation of geometrical optics. Based on a simulation in cold plasma approximation we explain observed and unexpected changes in the wave vector direction of quasiperiodic waves measured by the low-orbit satellite DEMETER. We also studied, with the use of a hot plasma ray tra- cing code developed as a part of this thesis, the behavior of chorus emissions in the Earth's outer magnetosphere, focusing on the possible ducting of these whistler mode waves and the evolution of wave magnetic energy. We show that large portion of chorus emissions observed by the Cluster spacecraft must be ducted and conclude that while the linear theory cannot fully ex- plain observed wave growth, it can make up a large portion of the observed increase in energy in the low and mid-latitudinal regions. Lastly, we present propagation characteristics of EM proton cyclotron waves in the water-ion rich magnetosphere of Saturn and we show that in contrast to observations in the Earth's magnetosphere, a direct observation of...

Institution: Charles University Faculties (theses) (web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository.
Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/101029

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-386949


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Charles University > Charles University Faculties (theses)
Academic theses (ETDs) > Master’s theses