Università Roma Tre

1. Introduzione: scopo del corso e presentazione degli argomenti trattati

2. Nozioni di fisica del plasma magneto-ionosferico e di teoria magnetoionica
Plasma non caldo, dispersione in frequenza, frequenza di plasma, distanza di Debye, libero cammino medio, giropulsazione di plasma, condizioni di plasma, accelerazione di betatrone, accelerazione di Fermi. Campo magnetico congelato. Indice di rifrazione di fase per le onde radio in un plasma senza collisioni e con collisioni in assenza di campo magnetico, interpretazione della parte immaginaria dell'indice di rifrazione. Equazione del telegrafo. Velocità di gruppo. Indice di rifrazione di gruppo senza collisioni e senza campo magnetico. Riferimento: appunti di lezione, file 1. Le relazioni costitutive della materia Riferimento: appunti di lezione, file 2. Indici di rifrazione di gruppo con campo magnetico con e senza collisioni: la relazione di Appleton-Hartree. Riferimento: appunti di lezione, file 3. Gli zeri dell'indice di rifrazione di fase con e senza collisioni. Regola di Booker. Riferimento: appunti di lezione, file 4.

3. Nozioni sull'ambiente circumterrestre.
Struttura della atmosfera neutra e della ionosfera, fondamenti della regione D, campo magnetico della Terra e magnetosfera.
Riferimento: M. Kelley, "The Earth's Ionosphere", capitolo 1.

4. Onde ed instabilità nel plasma magneto-ionosferico
Onde elettroacustiche e onde iono acustiche Riferimento: J. K. Hargreaves "The solar terrestrial environment" §2.7.3, pag 39-40, in particolare, per le onde iono acustiche: https://en.wikipedia.org/wiki/Ion_acoustic_wave", instabilità di Farley-Beunmann. Riferimento: M. Kelley, "The Earth's Ionosphere", §4.7 pp. 187-191, instabilità di Rayleigh-Taylor Riferimento: J. K. Hargreaves "The solar terrestrial environment" §2.8.3 pag. 41-42 , onde ciclotroniche, onde di Alfvén, Whistlers , onde di Alfvén pure e modificate.Riferimento: J. K. Hargreaves "The solar terrestrial environment" §2.7.1 pag. 35-38, onde onde di Lagmuir, per esempio https://cds.cern.ch/record/2203630/files/1418884_51-65.pdf, §2.1 Longitudinal (Langmuir) waves, pag 58)
Oppure, più semplicemente, per questa Unità Didattica lo studente può prendere per riferimento gli appunti presi a lezione

5. Elementi di radio propagazione ionosferica
Riflessione parziale da parte di uno strato, diffrazione da uno schermo con piccole irregolarità, propagazione obliqua.
Riferimento: J. K. Hargreaves "The solar terrestrial environment" §2.5.2, §2.5.3, §2.5.4, §2.6.1, §2.6.2, §2.6.3.

6. Ionosfera
Processi di assorbimento, attenuazione della radiazione nei gas, deposizione di energia nell'alta atmosfera: funzione di Chapman. Ionosfera terrestre: cenni storici, profilo verticale di densità elettronica, temperatura ionosferica, produzione e scomparsa di ionizzazione, regioni ionosferiche, equilibrio elettronico, profilo verticale di densità elettronica nella regione E e nella regione F2. Riferimento: G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment, § 3.2. , introduzione del cap 4, § 4.1, § 4.2, § 4.3. Strato F1. Riferimento: appunti di lezione, file 1. Strato E. Riferimento: appunti di lezione, file 2. Ulteriori note sullo strato F1.Riferimento: appunti di lezione, file 3. Onde atmosferiche di gravità (GWs): Riferimento: appunti di lezione, file 4. Osservazione dell'effetto delle GWs nella ionosfera: le Travelling Ionospheric Disturbances (TIDs): Riferimento: appunti di lezione, file 5. Conduttività di Petersen, di Hall e parallela. Riferimento: appunti di lezione, file 6. Modelli ionosferici e ionogrammi: Riferimento: appunti di lezione, file 7. Ulteriori note sugli ionogrammi e loro inversione: Riferimento: appunti di lezione, file 8. Raggio Z: Riferimento: appunti di lezione, file 9.

7. Magnetosfera
Fondamenti. Il campo geomagnetico presso la Terra, Particelle cariche nel campo magnetico: moto di girazione, moto oscillatorio ("Bounce"), moti di drift: drift nel neutral sheet, drift dovuto a forze esterne, drift ambipolare (o drift ExB), drift dovuto alla curvatura delle linee di campo, collisioni coulombiane. Particelle nella magnetosfera interna: fasce di radiazione, ring current, plasmasfera. Il campo di geomagnetico distante:configurazione e classificazione, le correnti sul lato diurno della magnetosfera, riflessione delle particelle e formazione di corrente, sistema di correnti nella "coda geomagnetica". Particelle nella magnetosfera esterna: magnetotail plasma sheet, magnetotail lobe plasma, magnetospheric boundary layer. Onde di plasma nella magnetosfera. Riferimento: G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment § 5. Aurora diffusa e discreta. Riferimento: G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment §7.4.3, p. 372.

Testi consigliati:
1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) J. K. Hargreaves "The solar terrestrial environment"
3) M. Kelley, "The Earth's Ionosphere"
4) Appunti di lezione.

Per l' Anno Accademico 2016-2017:
1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) J. K. Hargreaves "The solar terrestrial environment"
3) M. Kelley, "The Earth's Ionosphere"
4) Appunti di lezione.

Per l'Anno accademico 2017-2018 si prevede di utilizzare:
1) G.W. Prölss "Physics of the Earth's Space Environment"
2) Appunti di lezione.