Ion and ENA precipitation onto the upper atmosphere of Venus : Estimate of precipitation maps using data from a hybrid model

Autor: Obersnel, Lorenzo
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: Venus does not have a strong intrinsic magnetic field as the Earth, and its magnetosphere is induced by the interaction of the solar wind with the ionosphere. The near-Venus space environment is characterized by the presence of a bow shock and of an induced magnetic boundary linked to the interplanetary magnetic field orientation. The interaction of the solar wind with the planetary atmosphere and exosphere is more direct than on Earth. This interaction energises ionospheric ions, leading to a loss of atmospheric compounds in space. Ions and energetic neutral atoms of solar wind or of planetary origin can precipitate onto the upper atmosphere of Venus, which is an important process of mass, momentum and energy transfer, and can lead to an increase of the loss of planetary constituents due to the atmospheric sputtering. The energetic neutral atoms are used as a diagnostic method, that gives a continuous and global imaging of the planetary magnetosphere. They are generated by multiple processes, as charge exchange, scattering and sputtering from the upper atmosphere of Venus. In this work, we study the precipitation of oxygen and hydrogen ions and energetic neutrals in the upper atmosphere of Venus. We use data produced with a global hybrid plasma model that simulated the interaction between Venus and the solar wind, and simulate the charge exchange process between the energetic ions and exospheric neutral particles to produce the energetic neutral atoms. Due to the low North-South asymmetry in the precipitation of oxygen planetary ions and energetic neutral atoms, we conclude that the effect of the finite gyroradius of oxygen ions is limited. Compared to the case of Mars, the fraction of the solar wind that precipitates as hydrogen energetic neutral atoms onto Venus is lower, consistently with the less extended exosphere of Venus.
Venus har inte ett starkt internt magnetfält som jorden, och dess magnetosfär induceras av solvindens växelverkan med jonosfären. Rymdmiljön nära Venus kännetecknas av närvaron av en bogchock och av en inducerad magnetisk gräns kopplad till den interplanetära magnetfältsorienteringen, genom en mer direkt växelverkan mellan solvinden och planetens exosfären och atmosfär än på jorden. Denna växelverkan aktiverar jonosfäriska joner, vilket leder till en förlust av atmosfär till rymden. Joner och energiska neutrala atomer i solvind eller av planetärt ursprung kankollidera med den övre atmosfären på Venus. Detta är en viktig typ av överföring av massa, rörelsemängd och energi och kan leda till en ökning av förlusten av planetära beståndsdelar på grund av sputtering. De energiska neutrala atomerna används som en diagnostisk metod, vilket ger en kontinuerlig och global avbildning av Venus magnetosfär. De är genererade av flera processer, som laddningsutbyte, spridning och sputtering från Venus övre atmosfär. I det här arbetet studerar vi precipitering av syre- och vätejoner och energiska neutraler i den övre atmosfären på Venus. Vi använder data som produceras med en global hybridplasmamodell som simulerar växelverkan mellan Venus och solvinden, och laddningsutbytesprocessen mellan de energiska jonerna och exosfäriska neutralpartiklar för att producera energiska neutrala atomer. På grund av den låga nord-sydliga asymmetrin i precipiteringen av planetära syrejoner och energiska neutrala atomer, drar vi slutsatsen att effekten av syrejonernas ändliga gyroradius är begränsad. Vi jämför precipitering väte och energiska neutralpartiklar på Venus med fallet på Mars.
A differenza della Terra, Venere non possiede un campo magnetico intrinseco. L’interazione del vento solare con la ionosfera del pianeta forma quella che è chiamata magnetosfera indotta. Questa struttura presenta un bow shock e un induced magnetic boundary (confine magnetico indotto) ed è fortemente legata all’orientamento del campo magnetico interplanetario. L’interazione tra il vento solare e l’atmosfera di Venere è più diretta in confronto a quanto accade per la Terra. Questa interazione è capace di energizzare ioni della ionosfera oltre alla loro velocità di fuga, portando a una perdita nello spazio di materiale di origine planetaria. Ioni o atomi neutri del vento solare o di origine planetaria possono precipitare nell’atmosfera del pianeta, trasferendo in questo modo energia, quantità di moto e massa dallo spazio a Venere. La precipitazione di ioni e atomi neutri può causare lo sputtering di materiale planetario e causare in questo modo un aumento della perdita di materia dall’atmosfera del pianeta. Gli atomi neutri energetici sono utilizzati come metodo di indagine per la magnetosfera, di cui possono fornire una rappresentazione globale e continua. Gli atomi neutri energetici sono generati da sputtering, backscattering e da processi di trasferimento di carica. In questa tesi è studiata la precipitazione nell’atmosfera di Venere di ioni e di atomi neutri, sia di idrogeno che di ossigeno. Sono utilizzati dati prodotti con un modello ibrido che simula l’interazione tra Venere e il vento solare. Gli atomi neutri energetici sono prodotti modellando il meccanismo di scambio di carica tra gli ioni e l’esosfera neutra di Venere. Si conclude che l’assimmetria calcolata nella precipitazione degli ioni di ossigeno è più bassa di quanto ci si sarebbe aspettato. La precipitazione di atomi neutri di idrogeno nell’atmosfera di Venere è confrontata con il caso di Marte.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: