Temporal evolution of MHD waves in solar coronal arcades

Abstract

[eng] In this thesis we will study vertical oscillations in a potential arcade under the approximation of a zero- plasma, when di erent density pro les are considered. On one hand we will focus on the time-dependent problem to analyze the other side of the magnetohydrodynamic oscillations coin which traditionally is given by the normal mode analysis. We are going to study the propagation, energy transformation and damping of the impulsively generated waves as well as its relevant spatial and temporal scales in order to complete the picture. In order to study the wave damping, we examine two physical mechanisms that may be involved in the fast attenuation of the observed vertical coronal loop oscillations, namely wave leakage through wave tunneling and resonant absorption. In this wok whenever is possible, the time-dependent results are going to be compared with known normal mode properties to gain knowledge of how both sides are related as well as to test them. On the other hand, we also will investigate the use of a new technique of obtaining the system normal modes when the standard normal mode analysis is di cult to be carried out. We will apply it to a straight coronal loop model and we will obtain them with the desired degree of accuracy thanks to several criteria based on the convergence of the method.

[spa] En esta tesis estudiaremos las oscilaciones verticales de una arcada potencial en la aproximaci on 0 de un plasma, cuando diferentes per les de densidad son considerados. Por un lado nos vamos a centrar en la evoluci on temporal de este problema para as analizar la otra cara de la moneda de las oscilaciones magnetohidrodin amicas, la cual tradicionalmente se ha estudiado mediante el an alisis de modos normales. Vamos a estudiar la propagaci on, la conversi on energ etica y la atenuaci on de ondas generadas mediante un impulso inicial, as como las escalas espaciales y temporales generadas, para de esta manera obtener una imagen lo m as completa posible. Para el estudio de la atenuaci on, vamos a examinar dos mecanismos f sicos que podr an estar involucrados en la r apida atenuaci on de la oscilaciones verticales observadas en bucles coronales, que son la emisi on de energ a mediante \wave tunneling" y absorci on resonante. En este trabajo, siempre que sea posible, se van a comparar los resultados de las simulaciones temporales con las propiedades conocidas que han de poseer los modos normales. Esto nos va a servir como un m etodo de comprobaci on de nuestros resultados adem as de ayudarnos a entender como ambas visiones est an relacionadas entre si.Por otro lado lado vamos a investigar el uso de una nueva t ecnica para obtener los modos normales de un sistema cuando el m etodo est andard es dif cil de llevar a cabo. Este m etodo lo vamos aplicar a un modelo de bucle coronal recto y vamos a obtener los modos normales del sistema con el grado de precisi on que deseemos mediante el uso de un criterio de convergencia.

[cat] En aquesta tesi estudiarem les oscil lacions verticals d'una arcada potencial en l'aproximaci o 0 d'un plasma quan diferents per ls de densitat s on considerats. Per un costat ens centrarem en l'evoluci o temporal d'aquest problema per tal d'analitzar l'altra cara de la moneda de les oscil lacions magnetohidrodin amiques, la qual tradicionalment s'ha estudiat mitjan cant l'an alisi de modes normals. Estudiarem la propagaci o, la conversi o energ etica i l'atenuaci o de les ones generades mitjan cant un pols inicial, aix com les escales espacials i temporals generades, per tal de ser capa cos d'obtenir una imatge el m es completa possible. Per a l'estudi de l'atenuaci o, examinarem dos mecanismes f sics que podrien estar involucrats en la r apida atenuaci o de les oscil lacions verticals observades en els bucles coronals, que s on l'emissi o d'energia mitjan cant \Wave tunneling" i l'absorci o ressonant. En aquest treball, sempre que sigui possible, compararem els resultats de les nostres simulacions temporals amb les propietats conegudes que han de tenir els modes normals. Aix o ens servir a com a m etode de comprovaci o dels nostres resultats aix com per entendre com les dues visions estan relacionades entre si. Per altre costat investigarem l' us d'una nova t ecnica per obtenir els modes normals d'un sistema quan el m etode est andard es dif cil de dur a terme. Aquest m etode l'aplicarem a un model de bucle coronal recte i obtindrem els modes normals del sistema amb el grau de precisi o que desitgem mitjan cant un criteri de converg encia.º