Titelaufnahme

Titel
2.5D MHD Simulations of the Kelvin-Helmholtz instability under coronal plasma conditions / vorgelegt von Markus Scheucher
Verfasser/ VerfasserinScheucher, Markus
Begutachter / BegutachterinAmerstorfer, Ute
Erschienen2015
UmfangII, 92 S. : Zsfassung (1 Bl.) ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Masterarb., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Sonnenkorona / Koronaentladung / Magnetohydrodynamik / Sonnenkorona / Koronaentladung / Magnetohydrodynamik / Online-Ressource
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-88752 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
2.5D MHD Simulations of the Kelvin-Helmholtz instability under coronal plasma conditions [9.68 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Computersimulationen sind äußerst hilfreich in der detaillierten Analyse physikalischer Prozesse. In der Weltraumwetter Forschung gewannen Simulationen der Chromosphären- und Koronadynamiken immer mehr an Bedeutung um zu verstehen, welche Mechanismen Eruptionen in der solaren Atmosphäre treiben. Manche dieser koronalen Massenauswürfe (CME) können die Erde treffen und dabei geomagnetische Stürme auslösen. Die Geoeffektivität solcher Sonnenstürme ist besonders wichtig für Satellitenbetreiber, um elektronische Komponenten und Solarzellen rechtzeitig aus der Schussbahn eines CMEs zu drehen, und für Energieversorger in Ländern hoher Breitengrade, um Schäden im Hochspannungsnetz zu vermeiden. Simulationen der CME Kinematik hängen zum Großteil von der Bestimmung aller notwendigen Eingabeparameter ab, jedoch sind Forscher durch eingeschränkte Beobachtungsmöglichkeiten oft gezwungen, Start- und Randbedingungen abzuschätzen, was direkt die Aussagekraft ihrer Ergebnisse mindert. Kürzlich durchgeführte Studien zur Kelvin-Helmholtz Instabilität (KHI) an CME Grenzschichten haben gezeigt, dass sich diese unter verschiedenen Konfigurationen des Sonnenwindes und vorherrschender Magnetfelder entwickeln kann. Die Präsenz dieser Instabilität kann möglicherweise Aufschluss über die vorherrschende Plasmakonfiguration und magnetische Felder in der Korona geben.Wir nutzen 2.5D magnetohydrodynamische Simulationen der CME Grenzschicht, aufbauend auf dem Total Variation Diminishing Lax-Friedrichs Schema, um Parameterstudien der KHI an CME Grenzschichten durchzuführen. Mittels Variation von Plasmaparametern und Magnetfeldern als Eingabeparameter haben wir untersucht, wie sich die Eigenschaften der Instabilität ändern. Wir präsentieren unterschiedliche Möglichkeiten, wie die KHI als diagnostisches Werkzeug in der solaren Korona genutzt werden kann. Zusätzlich zeigen wir, dass die Magnetfeldkonfiguration entscheidend die Entwicklung der KHI beeinflusst.

Zusammenfassung (Englisch)

In space weather applications, computer simulations are extremely helpful for the analysis of detailed physical processes. Especially simulations of the dynamics of the chromosphere and corona become more and more important to understand the mechanisms that drive solar eruptions throughout the solar atmosphere. Eventually, some of those coronal mass ejections (CME) may hit the Earth, causing geomagnetic storms. The geoeffectiveness of such a solar storm is especially important for satellite operators who need to steer their satellite electronics and solar panels away from the CME, and power grid operators of countries in high latitudes as they need to prevent damages in their power grids. Simulations of CMEs mainly rely on the determination of all necessary input parameters, but limited observation capacities force modellers and forecasters to assume boundary conditions and starting values for their models, which impacts directly the significance of their results. Recent studies of the Kelvin-Helmholtz instability (KHI) at CME boundary layers have shown that this instability can form under various conditions of the background plasma and magnetic fields. The presence or absence of this instability may be used to restrict the local plasma conditions and magnetic fields in the corona.Therefore we have performed parameter studies of the KHI using 2.5D magnetohydrodynamic simulations of CME boundary layer dynamics, developed from the Total Variation Diminishing Lax-Friedrichs scheme. With different plasma parameters, magnetic field values and orientations as input parameters we investigate how the instability properties change. We demonstrate different ways of using the KHI as a diagnostic tool in the solar corona. Additionally, we show that the magnetic field configuration is crucial to its evolution, which may cause the lack of observations of the KHI at boundary layers in the solar corona.