Estudio observacional sobre la influencia de efectos colisionales y no colisionales en el transporte de flujo de calor en el viento solar

Abstract

Utilizando datos de la misión espacial Wind, llevamos a cabo un estudio de los procesos de transporte de energía mediado por electrones del viento solar. La investigación se dividió en dos enfoques: uno macroscópico y otro microscópico, utilizando los instrumentos Wind/ SWE/VEIS y Wind/MFI. En el enfoque macroscópico, analizamos siete a˜nos de datos (1995-2001) caracterizando una amplia gama de parámetros relacionados con el viento solar. Cualitativamente, evaluamos la relevancia de los procesos colisiónales y no colisiónales en el transporte de energía. Nuestros resultados indican que el cambio en la predominancia de la conducción de calor, pasando de procesos colisiónales a no colisiónales, ocurre en torno a un valor de q∥/q0 ∼ 0,2. Esta observación tiene implicaciones importantes para la aplicación de modelos astrofísicos futuros. En el estudio microscópico, ajustamos el modelo ’Core-Strahlo‘ a las distribuciones de velocidades de electrones. Exploramos la naturaleza microscópica del transporte de flujo de calor y analizamos la evolución de parámetros de ajuste, tales como el factor de asimetría δ y el ´índice espectral κ, entre otros. Nuestros hallazgos revelan correlaciones significativas entre estos parámetros microscópicos y macroscópicos, destacando su papel fundamental en el transporte de energía a 1 UA. Además, observamos que el modelo ’Core-Strahlo’ logra ajustar de manera ´optima las observaciones, lo que sugiere que esta distribución de velocidades es capaz de capturar de manera consistente las características de gran parte de los datos observados. Recomendamos una extensión de nuestro proceso de ajuste a un periodo más amplio, lo que implica llevar a cabo análisis y pruebas en diferentes regímenes de velocidad, niveles de actividad solar, latitudes, etc.

Using data from the Wind spacecraft mission, we conducted a study of energy transport processes mediated by solar wind electrons. The research was divided into two approaches: a macroscopic one and a microscopic one, using the Wind/SWE/VEIS and Wind/MFI instruments. In the macroscopic approach, we analyzed seven years of data (1995-2001), characterizing a wide range of parameters related to the solar wind. Qualitatively, we assessed the relevance of collisional and non-collisional processes in energy transport. Our results indicate that the shift in the predominance of heat conduction, transitioning from collisional to noncollisional processes, occurs around a value of q∥/q0 ∼ 0,2. This observation carries significant implications for the application of future astrophysical models. In the microscopic study, we fitted the ’Core-Strahlo’ model to electron velocity distributions. We explored the microscopic nature of heat flux transport and analyzed the evolution of fitting parameters, such as the asymmetry factor (δ) and the spectral index (κ), among others. Our findings reveal significant correlations between these microscopic and macroscopic parameters, emphasizing their fundamental role in energy transport at 1 AU. Furthermore, we observed that the ’Core-Strahlo’ model optimally fits the observations, suggesting that this velocity distribution consistently captures the characteristics of a significant portion of the observed data. We recommend an extension of our fitting process to a broader time period, which involves conducting analyses and tests under different velocity regimes, solar activity levels, latitudes, and other factors.