Response of the magnetosphere to perturbation by storms and Alfvén wave trains

Abstract

El comportamiento de la magnetosfera como un sistema dinámico ha sido estudiado a través del análisis de distintos índices de la actividad geomagnética. Sin embargo aun no se llegó a ninguna respuesta definitiva a este problema. Los estudios iniciales de reconstrucción del espacio de fases a partir de las series temporales del índice AE sugirieron la presencia de un atractor de baja dimensión; estudios posteriores no confirmaron este resultado. El problema radica en que la fuente de excitación de la magnetosfera, el viento solar, es turbulento y por lo tanto es incorrecto considerar a este sistema como autónomo. En el presente trabajo, estudiamos la serie temporal del índice AE con muestreo cada minuto en tres condiciones físicas distintas. Se compara una tormenta geomagnética (intervalo de tiempo durante el cual el índice Dst tiene valores menores de -100 nT), valores de Dst mayores de -20 nT, (actividad geomagnética débil), y actividad auroral continua de alta intensidad y larga duración (evento HILDCAA). El estimador de Takens de la dimensión de correlación se determinó para estas condiciones y un conjunto de datos “surrogated”; los resultados no indicaron concluyentemente un carácter determinista. A continuación se estudió la predictibilidad de las series y sus “surrogated”. Se halló que el caso correspondiente al evento HILDCAA es el más predictible y consecuentemente de menor dimensión de correlación. Concluimos que, frente a un evento HILDCAA, la magnetosfera actúa como un sistema excitado en forma estacionariaWe investigate AE time series at one-minute sampling intervals under (a) geomagnetic storm Dst index below -100 nT, (b) weak geomagnetic activity Dst>-20nT, and high-intensity, long-duration continuous auroral activity (HILDCAA). The Takens estimator of correlation dimension and an ensemble of surrogate data sets were calculated for these conditions. No conclusive indication of deterministic behavior was found. The predictability was studied for all series and for surrogated sets. The case corresponding to HILDCAA was the most predictable and the one with the lowest correlation dimension. Thus the magnetosphere during an HILDCAA event may act as a stationary excited system.