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Corso di Laurea Magistrale in Fisica
Programma del Corso di FISICA della IONOSFERA e della MAGNETOSFERA (6 CFU)
A.A. 2015-2016
Prof. Vittorio Sgrigna
Interazione Terra-Sole.
Struttura e composizione del Sole. Campo Magnetico Terrestre. Vento solare e Campo Magnetico
Interplanetario. Campo Magnetico “congelato”. Radiazione elettromagnetica solare. Raggi cosmici.
Formazione della Cavità geomagnetica e dei Plasmi magnetosferici e ionosferici.
Magnetosfera
Cavità Geomagnetica. La Magnetosfera. Definizioni e caratteristiche dei plasmi nella Magnetosfera.
Correnti magnetosferiche. Fasce di Van Allen. Caratteristiche delle particelle intrappolate. Moto di singola
particella nel campo magnetico. Caso del campo dipolare. Moti di girazione, bouncing e drift longitudinale.
Invarianti adiabatici: definizioni e derivazione. Mirror points. Tempi di girazione, bouncing e drift.
Coordinate geomagnetiche, parametro L-Shell. Campo Geomagnetico reale, cono di perdita, interazioni
con l’atmosfera neutra. Diffusione e trasporto delle particelle nella fascia di radiazione. Diffusione in pitch
angle. Diffusione radiale. Diffusione in L-Shell indotta da fluttuazioni magnetiche e da potenziale elettrico
Ionosfera
Assorbimento della radiazione solare. Precipitazione di particelle a bassa, media ed alta latitudine.
Atmosfera neutra e ionizzata. Ionosfera ad alta latitudine. Aurore boreali ed australi. Ionosfera a media e
bassa latitudine. Fotoionizzazione e precipitazione di particelle dalla fascia di radiazione interna di Van
Allen. Definizioni e caratteristiche dei plasmi nella Ionosfera. Formazione e consumo della Ionosfera.
Modello di Chapman. Meccanismi di ricombinazione ed attachment. Scattering elettroni-atomi, interazione
elettrone-onda elettromagnetica. Collisioni. Tensore conduttività nella Ionosfera. Correnti ionosferiche.
Onde ed instabilità nei Plasmi
Approccio cinetico. Smorzamento di Landau. Onde di Langmuir, elettrostatiche, di plasma, ibride, ionicoacustiche, ionico-ciclotroniche, elettromagnetiche, ordinarie e straordinarie, Whistlers, di Alfvén,
magnetosoniche. Formulazione magnetoidrodinamica. Propagazione e riflessione di onde radio nella
ionosfera. Teoria magneto-ionica. Indice di rifrazione complesso. Equazione di Appleton-Hartree.
Instabilità. Instabilità di Farley-Buneman, di Rayleigh-Taylor e di Kelvin-Helmholz.
Interazioni Litosfera-Atmosfera-Ionosfera-Magnetosfera.
Emissione elettromagnetica naturale ed antropica di bassa frequenza dalla superficie terrestre. Onde
elettromagnetiche ULF/ELF/VLF/HF di origine terrestre e loro propagazione attraverso l’atmosfera neutra e
ionizzata. Emissioni troposferiche transienti TLE e TGF. Zona di transizione ionosfera-magnetosfera.
Precipitazione di particelle dalla fascia di radiazione interna di Van Allen e perturbazioni del plasma
ionosferico. Misure satellitari. Rivelazione di particelle magnetosferiche e misura della temperatura e
densità della componente elettronica e ionica del plasma ionosferico.
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1. (Baumjohann, W., Treumann, R.A.) Basic Plasma Physics [Imperial
College Press] (per la Fisica dei Plasmi ionosferici e magnetosferici)
Materiale Didattico:
2.
(Hargreaves J.K. )The solar-terrestrial environment [Cambridge
University Press] (per il near-Earth Space)
3. Appunti delle lezioni (forniti dal docente)
