Modelo de Dínamo Solar αΩ.pdf

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPq CNPq CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA - PIBIC TEORIA DO CAOS APLICADA AO MODELO DE INTERMITÊNCIA EM UM DÍNAMO SOLAR Luan Gabriel Silva Fernandes RELATÓRIO FINAL DE ATIVIDADES Orientador: Erico Luis Rempel Março/2014

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  • INSTITUTO TECNOLGICO DE AERONUTICA

    CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTFICO E

    TECNOLGICO - CNPq

    CNPqCONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO

    CIENTFICO E TECNOLGICO

    PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAO CIENTFICA -

    PIBIC

    TEORIA DO CAOS APLICADA AO

    MODELO DE INTERMITNCIA EM UM DNAMO

    SOLAR

    Luan Gabriel Silva Fernandes

    RELATRIO FINAL DE ATIVIDADES

    Orientador: Erico Luis Rempel

    Maro/2014

  • INSTITUTO TECNOLGICO DE AERONUTICA

    CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTFICO E

    TECNOLGICO - CNPq

    CNPqCONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO

    CIENTFICO E TECNOLGICO

    PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAO CIENTFICA -

    PIBIC

    RELATRIO FINAL DE ATIVIDADES

    TEORIA DO CAOS APLICADA AO

    MODELO DE INTERMITNCIA EM UM DNAMO SOLAR

    So Jos dos Campos, __ / __ / _____

    Nome do aluno Luan Gabriel Silva Fernandes

    Assinatura do aluno

    Nome do orientador Erico Luis Rempel

    Assinatura do orientador

  • INSTITUTO TECNOLGICO DE AERONUTICA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAO CIENTFICA -

    PIBIC

    FORMULRIO DE APROVAO DE RELATRIO PELO ORIENTADOR

    Relatrio: Rel. Parcial Rel. Final

    1- CONSIDERO O RELATRIO APROVADO COM BASE NOS SEGUINTES

    ASPECTOS

    2- APRECIAES DO ORIENTADOR SOBRE O DESEMPENHO DO BOLSISTA NA EXECUO DO TRABALHO DE INICIAO CIENTFICA

    Local e data:

    Assinatura do Orientador:

  • NDICE

    RESUMO DO PLANO INICIAL .................................................................................. 1

    RESUMO DAS ATIVIDADES REALIZADAS .......................................................... 1

    DESCRIO DO PROBLEMA ................................................................................... 1

    RESULTADOS OBTIDOS ............................................................................................ 2

    CONCLUSES ............................................................................................................. 14

    AGRADECIMENTOS ................................................................................................. 15

    BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 16

  • 1

    RESUMO DO PLANO INICIAL

    O plano inicial deste projeto resume-se no estudo prvio de alguns tpicos da

    teoria do caos abordada no livro [1], para ento us-los para estudar o problema do ciclo

    solar sob certas restries, usando o chamado modelo de dnamo solar , e tambm

    simul-lo numericamente por meio de um caso particular.

    RESUMO DAS ATIVIDADES REALIZADAS

    Os seis primeiros meses foram previstos para o estudo de sete captulos do livro

    de Yorke, que envolvem aspectos fundamentais da teoria do caos, tais como: definies

    de mapas, bifurcaes, caos, fractais, atratores caticos, variedades estveis e crises. O

    estudo desses assuntos encerrou-se pouco antes do perodo de seis meses, de forma que

    o restante desse perodo foi utilizado para entender o problema do modelo de dnamo

    solar .

    DESCRIO DO PROBLEMA

    A observao de campos magnticos intensos em corpos astrofsicos (planetas,

    estrelas e galxias) sugere a existncia de um processo de dnamo, onde um campo

    magntico fraco amplificado por meio da converso de energia cintica em energia

    magntica. Os dnamos podem ser classificados em dnamos de larga-escala ou de

    pequena-escala (flutuaes), de acordo com o crescimento do campo magntico ser de

    escala maior ou menor do que a escala de energia cintica do fluido em movimento.

    Uma manifestao tpica de um dnamo de larga-escala o ciclo solar, onde a

    distribuio das manchas solares no espao e tempo mostram uma coerncia espacial

    em larga escala e uma correlao temporal a longo prazo, como visto em um diagrama

    de borboleta (Solanki 2003; Solanki, Inhester & Schssler 2006; Thomas & Weiss

  • 2

    2008). Embora os mximos e mnimos da atividade solar formem um ciclo recorrente de

    11 anos, longos perodos de baixa atividade solar (grand minima) levaram vrios

    autores a olhar a descrio do ciclo solar como um evento intermitente devido

    natureza catica do dnamo, levando o sistema a alternar randomicamente entre fases de

    atividade magntica regular e grand mnima.

    Dentro desse contexto, o problema proposto nesse trabalho refere-se a um

    modelo especfico de dnamo, o chamado dnamo , isto , procuramos entender o

    modelo assumindo a natureza catica do dnamo.

    Por fim, uma vez estruturado a soluo desse problema, pode-se simul-lo

    numericamente por meio de um caso particular, onde o problema de intermitncia

    tratado por um modelo de dnamo truncado, conforme proposto no artigo [2].

    RESULTADOS OBTIDOS

    O perodo de estudo iniciou-se com uma reviso aprofundada do captulo Mapas

    Unidimensionais, o qual comea com o conceito fundamental de sistema dinmico, que

    nasceu da necessidade de se construir uma teoria geral para sistemas que evoluem (com

    o tempo) segundo uma regra que relaciona seu estado presente com os estados passados.

    Essas regras devem ser bem determinsticas, ou seja, podemos determinar o estado

    presente unicamente atravs dos estados passados. Se um sistema evolui de maneira

    aleatria ou probabilstica, dizemos que estes so sistemas estocsticos ou aleatrios.

    Os sistemas dinmicos podem ser discretos ou contnuos de acordo com o

    incremento de tempo necessrio para a evoluo do sistema, sendo os sistemas

    contnuos um limite dos discretos quando se faz o incremento de tempo tender a zero:

    nesse caso, a regra que rege a evoluo do sistema forma um conjunto de equaes

    diferenciais. Aqui percebe-se a aplicabilidade das equaes diferenciais, largamente

    conhecidas pela cincia pois esto presentes em muitos fenmenos da natureza, e

    tambm so fundamentais para explicar o modelo de dnamo solar .

    Em seguida, ainda nesse captulo, viu-se a definio de mapas como uma funo

    com domnio e imagem iguais, os quais so usados para descrever a evoluo de

    sistemas dinmicos atravs das rbitas, que so o conjunto de iteraes de um mapa

    aplicado em um valor inicial. Nesse contexto, os mapas podem assumir

  • 3

    comportamentos distintos como, por exemplo, nos mapas e :

    enquanto o primeiro mapa cresce indefinidamente independente do valor inicial, o

    segundo mapa pode atingir um valor de saturao e ficar estagnado nele.

    A representao de uma rbita (para mapas de domnio e imagem reais) pode ser

    feita de maneira grfica atravs da tcnica do cobweb plot. Para isso, deve-se traar em

    um plano cartesiano os grficos do mapa e da funo identidade . Na figura 1,

    vemos o exemplo . Para obter a rbita de um valor inicial do domnio de ,

    (no exemplo, usamos ) seguimos o seguinte raciocnio:

    A partir do ponto , encontramos a sada traando uma reta

    vertical de at o grfico de ,obtendo o ponto ;

    Em seguida, para obtermos ( ) preciso transformar a

    sada como valor de entrada para . Para faz-lo, traamos uma linha

    horizontal desde o par at a reta , a qual age como um

    espelho gerando o ponto , onde podemos ento usar

    como entrada para ;

    Repetimos o processo para a nova entrada , de maneira que a repetio desse

    processo constri a rbita , formada pelas linhas

    pontilhadas na figura 1.

    Figura 1 rbita produzida pelo mapa ([1], p. 6)

  • 4

    Outra definio importante para mapas a de ponto fixo: Um ponto dito

    ponto fixo de um mapa se . Os pontos fixos assumem um importante papel

    no comportamento de mapas, pois existem pontos fixos que atraem ou repelem uma

    rbita de acordo com o valor inicial tomado e o mapa tomado; o que leva ao conceito de

    estabilidade de um ponto fixo. Dessa maneira, um ponto fixo assintoticamente estvel

    tem a propriedade de que qualquer ponto de sua vizinhana atrado para ainda mais

    perto do ponto fixo atravs da evoluo do sistema, enquanto um ponto fixo instvel

    tem a propriedade de repelir qualquer ponto de sua vizinhana para mais longe do ponto

    fixo medida que o sistema avana. A noo de estabilidade muito importante para

    sistemas reais, pois estes so frequentemente sujeitos a pequenas modificaes, em

    especial de valores iniciais.

    Os conceitos de atrator e repulsor podem ser tratados matematicamente por

    meio da seguinte definio:

    Se existir tal que para todo , tivermos ,

    ento chamado ralo ou ponto fixo atrator. Similarmente, se dada uma

    vizinhana , tivermos pelo menos um valor tal que

    eventualmente caia fora da vizinhana, para algum , ento dito

    uma fonte ou ponto fixo repulsor.

    Alm disso, h o seguinte teorema utilizado como teste para verificar se um

    ponto fixo atrator ou repulsor:

    Seja (suave) um mapa real, e um ponto fixo de . Assim ,temos:

    a) Se , um atrator ou um ralo.

    b) Se , um repulsor ou uma fonte.

    c) Se , nada pode se afirmar acerca da estabilidade de .

    Com essa definio, definimos o conjunto de valores iniciais cujas rbitas por

    um mapa real so atradas para como a de , assim como o

    conjunto de valores iniciais cujas rbitas so repelidas de p chama-se bacia de repulso

    de p, porque as rbitas so repelidas para cada vez mais longe de p (as quais podem se

    distanciar at o infinito ou podem ser atradas para outro atrator).

    Ao considerar o exemplo (chamado mapa logstico),

    podemos obter diferentes comportamentos de acordo com a escolha do parmetro .

    Para , os pontos fixos so e , os quais so repulsores.

    Entretanto, ao fazer alguns testes com diferentes pontos iniciais, observamos que a

  • 5

    rbita atinge um padro, alternando entre os valores e

    (com 4 casas decimais de preciso). Esse exemplo ilustra o comportamento de um

    atrator peridico, que nesse caso tem perodo , isto , e so pontos peridicos

    de perodo 2.

    Quando variamos o parmetro no mapa logstico do exemplo anterior,

    obtemos diferentes mapas, os quais possuem comportamentos distintos quanto

    presena de pontos fixos ou peridicos. O fato mais interessante ao se analisar essa

    famlia de mapas o aparecimento de instabilidades nas suas rbitas. Quando

    , o mapa tem um ralo em e qualquer valor inicial no intervalo atrado

    para o ralo. Para , o mapa tem outro ralo bem definido, e para esse

    ralo d lugar a um ralo de perodo 2. Quando maior que , o ralo de

    perodo 2 tambm se torna instvel.

    O comportamento de se torna bastante complicado medida que

    aumentado de at . Os grficos das figuras 2 e figura 3 mostram o aparecimento

    de muitas outras rbitas peridicas medida que aumenta, e foi obtido no MATLAB

    atravs dos seguintes passos:

    1. Escolha um valor para , comeando com ;

    2. Agora escolha aleatoriamente valor de dentro do intervalo ;

    3. Calcule a rbita de atravs de ;

    4. Ignore as 100 primeiras iteraes e plote a rbita comeando da 101

    iterao;

    5. Incremente o valor de e repita todo o processo novamente.

    . A figura 3 mostra em detalhes essa rpida multiplicao de rbitas peridicas,

    assim como o surgimento de janelas onde h apenas um ralo de perodo 3. Alm disso,

    interessante notar que, ao ampliar a figura, percebemos uma autossimilaridade das

    multiplicaes de rbitas, isto , os padres encontrados na ampliao assemelham-se

    figura original (figura 2). Essa configurao mostra que o sistema no se simplifica com

    mudanas de escala, o que sugere uma estrutura fractal.

  • 6

    Figura 2: Diagrama de bifurcao do mapa logstico (Autoria prpria).

    (a) (b)

    Figura 3: Partes mais detalhadas do diagrama de bifurcao anterior.

    Os eixos horizontais so (a) e (b) (Autoria prpria).

  • 7

    No captulo seguinte, que trata de Mapas Bidimensionais, focou-se apenas em

    certos tpicos do captulo. Para mapas unidimensionais, apenas uma informao

    necessria para avanar com o sistema, e nenhuma outra informao era considerada

    relevante para o modelo (por exemplo, se representa o modelo de

    um crescimento populacional e a populao em um certo instante, no preciso mais

    nenhuma informao dessa populao para calcular o crescimento). No caso de um

    mapa bidimensional, sero necessrias duas informaes para avanar o sistema. Em

    modelos com equaes diferenciais parciais, pode-se considerar mapas de dimenses

    maiores, inclusive de dimenso infinita (como o exemplo da corda vibrante, cuja

    informao necessria para situar seu estado a funo real que d sua forma inicial).

    Para mapas bidimensionais e outros de maior ordem, a instabilidade das rbitas

    pode ser bem mais complicada do que a apresentada na figura 2. Outro conceito

    importante visto nesse segundo captulo foi o de Mapa de Poincar, que uma maneira

    mais simples de analisar trajetrias contnuas mais complicadas. Ao invs de olhar para

    toda a trajetria (em 3 dimenses,por exemplo), Poincar notou que muitas informaes

    estavam guardadas nos pontos onde a trajetria espacial cruzava um determinado plano.

    Dessa forma, o conjunto de interseces nesse plano define um mapa plano, como pode-

    se observar na figura 4.

    Figura 4: Mapa de Poincar derivado de um mapa tridimensional ([1], p. 49)

    Em um caso como o da figura 4, estudar o movimento de um sistema dinmico

    contnuo impossvel do ponto de vista computacional, pois no haveria como tratar os

  • 8

    infinitos pontos da sua rbita. Assim, a ideia de Poincar com o mapa justamente

    discretizar o problema, ou seja, estudar um sistema dinmico discreto. Outro mapa

    discreto muito estudado em sistemas dinmicos o chamado Mapa de Hnon, o qual

    mapeia um par ordenado em um novo ponto , segundo a seguinte

    lei:

    {

    onde e so parmetros, e dependendo da escolha de seus valores o mapa de Hnon

    pode ser catico,intermitente ou convergir para uma rbita peridica.

    Outro conceito discutido nesse captulo , nos mapas bidimensionais, a

    existncia de pontos de sela. Esses pontos possuem uma caracterstica bem distinta: eles

    se comportam como atratores para uma certa direo, e como repulsores para outra certa

    direo. A figura 5 ilustra isso de maneira didtica por meio de uma sela de cavalo,

    onde se derramarmos gua observaremos a mesma escorrer em direo ao centro na

    direo frente-trs, enquanto se afastar do centro na direo lateral da sela.

    Figura 5: Ilustrao didtica do comportamento de um ponto de sela ([1], p. 64).

    Um ponto fixo de sela instvel, pois existe no mnimo uma direo na qual o

    ponto fixo atua como repelidor, chamada variedade instvel do ponto. Da mesma

    forma, um ponto fixo de sela no uma fonte, pois tambm possui no mnimo uma

    direo na qual atua como atrator, a qual chama-se variedade estvel do ponto.

    Dentre os mapas bidimensionais, existem os mapas lineares em . Um mapa

    linear aquele cuja iterao se d por uma transformao linear de um vetor

    para outro vetor , onde uma matriz . Nesse contexto, sendo a origem sempre

  • 9

    um ponto fixo, existe uma relao direta entre os autovalores da matriz e a

    estabilidade da origem:

    A origem um ralo se todos os autovalores de so menores que 1 em

    mdulo;

    A origem uma fonte se todos os autovalores so maiores que 1 em

    mdulo.

    De forma anloga, para os mapas no lineares existe uma relao parecida com a

    acima, porm relaciona os autovalores do jacobiano do mapa

    (dimenso ) em um ponto com a estabilidade de .

    O prximo captulo trata do Caos. Uma rbita catica aquela que se comporta

    indefinidamente de maneira instvel assim como uma rbita prxima a uma fonte, mas

    essa fonte no fixada e nem peridica, e nunca atrada por um ralo. Em qualquer

    ponto de tal rbita, h pontos arbitrariamente prximos que iro se mover para longe do

    ponto durante iteraes futuras do mapa. Essa irregularidade matematicamente

    avaliada atravs dos nmeros de Lyapunov ou expoentes de Lyapunov (que o

    logaritmo natural do nmero de Lyapunov). O nmero de Lyapunov quantifica a taxa

    multiplicativa de separao de pontos da vizinhana de um dado ponto . Por

    exemplo, se o nmero de Lyapunov 3, ento a distncia entre a rbita de e a rbita

    de pontos de sua vizinhana triplicam (na mdia) a cada iterao.

    Da mesma forma, o nmero de Lyapunov pode ser menor que 1, indicando que

    as rbitas de e se aproximam a cada iterao. O conceito de nmero de Lyapunov

    pode ser aplicado tanto em rbitas peridicas como em no peridicas. Assim, uma

    rbita catica seria aquela que no tende periodicidade e cujo nmero de Lyapunov

    maior que 1. Matematicamente, o nmero de Lyapunov dado pela definio:

    Seja um mapa suave real. O nmero de Lyapunov da rbita

    definido como

    | | | |

    No captulo seguinte, estudou-se o conceito de Fractais. Um exemplo simples de

    fractal o conjunto de Cantor, o qual obtido pelo seguinte processo interativo:

    Parte-se do intervalo , e retira-se o tero do meio, sobrando o

    conjunto *

    + *

    +. Em seguida, retira-se o tero do meio de

    cada um dos intervalos de , obtendo-se um novo conjunto .

    Recursivamente,no passo , retira-se o tero do meio de cada um dos

  • 10

    intervalos de . O conjunto de cantor a interseco de todos os

    conjuntos produzidos, quando .

    Alm desse conjunto, existem diversos outras figuras que possuem caracterstica

    fractal: quando observamos um detalhe da figura, observamos a figura inteira se

    repetindo no detalhe, e esse padro segue indefinidamente. So exemplos dessas figuras

    o conjunto de Mandelbrot, o Tapete de Sierpinski e o Tringulo de Sierpinski.

    A definio de fractal leva em conta que, em um fractal, o nvel de complicao

    no se simplifica quando quando se d um zoom nele. Para ilustrar essa ideia,

    imaginamos um fractal dentro de uma grade igualmente espaada, e verificamos o

    nmero de caixas da grade necessrias para cobri-lo totalmente. Assim, podemos variar

    o tamanho das caixas a fim de tom-las to pequenas quanto possvel.

    De uma maneira geral, para um intervalo unidimensional o nmero de caixas de

    tamanho necessrias para cobrir um intervalo no ultrapassa (

    ), onde uma

    constante que depende do tamanho do intervalo. Por exemplo, tomando o intervalo

    e uma diviso com passo

    , temos os pontos da grade

    .

    Nesse caso, vemos que o nmero de caixas unidimensionais formadas , de forma que

    o passo

    e .

    Quando tomamos um caso bidimensional, por exemplo o quadrado

    , precisamos de caixas quadradas de lado

    . O expoente justamente a

    diferena em relao ao exemplo unidimensional. Qualquer retngulo no pode ser

    coberto por (

    ) caixas de tamanho .

    Denotando o nmero de caixas de lado necessrias para cobrir um dado

    conjunto , diremos que um conjunto de dimenso quando ele pode ser

    coberto por um nmero de caixas igual a (

    ) (essa maneira de contar

    chama-se box-counting). Segundo essa definio, no necessariamente um inteiro.

    Para medir a dimenso de , colocamos o conjunto em uma grade de caixas de

    dimenses com lados . Assim, resolvendo a equao que d para temos:

  • 11

    e sendo uma constante para todo pequeno, a contribuio do segundo termo no

    numerador dessa frmula ser desprezvel, de maneira que chegamos a seguinte

    definio de dimenso fractal:

    Um conjunto em tem uma dimenso box-counting dada por

    quando o limite existe.

    O prximo captulo estudado chama-se Atratores Caticos. Nesse captulo a

    discusso central mostrar que o movimento catico, apesar de representar algo

    aleatrio e confuso, pode ser um atrator, isto , rbitas podem convergir para o

    movimento catico. Isso significa que um conjunto de valores iniciais podem ter suas

    rbitas convergentes para um atrator catico.

    Para ilustrar essa ideia, tomamos o mapa de Hnon ,

    com e . Na figura 6, vemos trs regies, as quais so propriedades

    fundamentais dos atratores caticos:

    A regio cinza, que representa a bacia de atrao da rbita catica;

    A rbita em preto, a qual a rbita catica atratora;

    A regio em branco, que representa os valores iniciais cujas rbitas

    divergem para o infinito.

    Figura 6: Atrator catico do mapa de Hnon. Fonte [3].

    Vale ressaltar que, para atingir a rbita catica da figura 6, os valores iniciais ao

    longo da regio cinza primeiro iro em direo rbita atratora, ou seja, a figura do

    atrator s se forma, em geral, aps um nmero considervel de iteraes do mapa (e por

  • 12

    isso em um processo computacional deve-se jogar fora as primeiras 1000 iteraes, por

    exemplo).

    Os captulos de Variedades Estveis e Crises e o captulo de Bifurcao em

    Equaes Diferenciais foram, ento, deixados para o segundo semestre, e ento passou-

    se etapa de entender a estrutura do modelo de dnamo .

    O problema do dnamo consiste em demonstrar a existncia de um movimento

    que mantenha um campo magntico oscilante e que se sustenta pelas foras presente na

    estrela em questo. Diversos autores como Backus e Herzenberg (1958) se empenharam

    em desenvolver modelos que explicassem de fato o dnamo, mas os resultados no

    foram to promissores: muitos apresentam na prtica muita discrepncia entre os

    valores esperados das observaes do sol e aqueles necessrios para satisfazer as

    equaes do dnamo.

    Essas dificuldades levaram proposio de campos mdios, isto , o campo

    magntico flutuaria em torno de valores efetivos. Dessa maneira, os valores efetivos so

    usados explicitamente, enquanto as flutuaes surgem como parmetros no modelo. Os

    parmetros mais importantes para o dnamo so devidos ao efeito , que representa a

    gerao de campos poloidais a partir de toroidais. Outro fator muito utilizado nos

    modelos a difusividade magntica, a qual acompanha o efeito nas equaes do

    dnamo.

    Este projeto tinha no s o propsito de se focar mais em um modelo

    computacional para avaliar o problema do dnamo , mas tambm procurar entender o

    seu funcionamento. A fonte [2] utilizada para entender o problema traz consigo um caso

    truncado, onde se considera um espao de solues antissimtrica em relao ao

    equador. O dnamo solar, de modo simplificado, tem um funcionamento anlogo a um

    dnamo mecnico, o qual um sistema que transforma a energia mecncia em energia

    eltrica. No caso do dnamo solar, o plasma da regio de conveco possui cargas

    eltricas livres, e est em constante movimento de rotao. Com isso, as cargas eltricas

    em movimento geram corrente eltrica, que por sua vez geram campo magntico (Lei de

    Ampere). Por sua vez, o campo magntico gera corrente eltrica (Lei de Faraday),

    formando ento um looping corrente eltrica campo magntico.

    Entretanto, a rotao do plasma no pode ser laminar (o que significaria que as

    linhas do campo de velocidades estariam distribudas em camadas ordenadas ao redor

    do sol, com a velocidade variando gradualmente dos polos ao equador), mas sim

    turbulenta (aqui, velocidades de diferentes camadas podem misturar-se em

  • 13

    redemoinhos,e o campo distribui-se de maneira aleatria ao redor do sol, no

    obedecendo nenhuma ordenao), caso contrrio o campo magntico no seria to

    intenso. Alm disso, como a rotao do sol maior no equador do que nos polos, a

    rotao do plasma varia com a latitude. Esse fato responsvel por transformar o campo

    magntico meridional em campo magntico azimutal, fortalecendo-o, e esse efeito

    chama-se efeito (figura 6).

    1. (b)

    Figura 7: (a) Campos azimutais e meridionais; (b) Efeito . Fonte [3].

    Outro efeito que acompanha o efeito o , o qual transforma todo o

    campo azimutal gerado pelo efeito novamente em campo magntico meridional.

    Entretanto, o funcionamento do ainda no foi totalmente descrito, mas ele

    representado pelo parmetro na equao de induo magntica.

    O modelo de campo mdio tem a seguinte equao (obtida das equaes de

    maxwell):

    onde o campo magntico mdio, a velocidade mdia do movimento do fluido

    em rotao, a difusividade magntica turbulenta do fluido, e o coeficiente

    relacionado ao efeito . Essa equao tem muitas solues, as quais podem ser

    simtricas ou antissimtrica com respeito ao equador; axissimtricas ou no

    axissimtrica; estacionrias; peridicas ou caticas. Na fonte [2], analisado um

    modelo truncado para o caso em que o subespao de solues antissimtrico com

    relao ao equador. A partir dos resultados da simulao numrica, o autor analisa

    diversos efeitos como os atratores do sistema, suas bacias de atrao,diagramas de

    bifurcao, crises, intermitncias e selas caticas, tudo a fim de compreender a dinmica

    global do modelo.

  • 14

    CONCLUSES

    O modelo de dnamo solar um problema bastante complicado e novo (o campo

    magntico solar foi descoberto em 1908), que ainda no foi completamente resolvido,

    mas se trata de um problema extremamente interessante no apenas para a matemtica

    aplicada, mas como para diversas reas da fsica, pois o seu entendimento pode

    contribuir para futuras previses acerca do comportamento do Sol.

    O presente projeto buscou compreender os fundamentos da teoria do caos, outro

    assunto relativamente novo para a cincia, a fim de prover as ferramentas suficientes

    para estudar o modelo de dnamo . Ainda que o modelo no possa ter sido estudado

    a fundo conforme a proposta do projeto, foi possvel entender os princpios bsicos que

    definem o problema do dnamo.

  • 15

    AGRADECIMENTOS

    Ao professor e orientador Erico Luis Rempel, pela experincia e habilidade em

    conduzir os encontros para discusso dos assuntos, pelo convvio equilibrado, pelo

    incentivo e orientaes precisas e, principalmente, pela oportunidade dada a mim para

    estudar esse assunto to desafiador. Meus sinceros agradecimentos.

    Ao CNPq, por fomentar e financiar essa pesquisa. Essa oportunidade

    extremamente enriquecedora tanto para o aluno como para o orientador, e ajuda a

    capacitar jovens em diversas reas do conhecimento.

    Ao ps-doutorando Pablo R. Muoz, pela contribuio ao explicar o seu

    prprio trabalho em [2].

    Ao ps-graduando Emanuel Chimanski, pela orientao na programao de

    alguns exemplos do livro [1].

  • 16

    BIBLIOGRAFIA

    [1] ALLIGOOD, T. K., SAUER, D. T., AND YORKE, JAMES S. Chaos: An

    Introduction to Dynamical Systems. Estados Unidos. Springer, 1996.

    [2] MUOZ, P. R. Intermitncia induzida pela crise no modelo truncado do

    dnamo solar.

    [3] THE SOLAR DYNAMO [Internet]. NWRA. Disponvel em

    http://www.cora.nwra.com/~werne/eos/text/dynamo.html Acesso em

    19/02/2014.