Hidrodinamik şok dalgalarında viskozite etkisinin araştırılması ve sonuçların koronal kütle atımlarından sonra oluşan şok dalgalarına uygulanması

Abstract

Şok dalgaları, akışkan özelliklerinin bir denge durumundan diğer bir denge durumuna dönüştüğü geçiş katmanlarıdır. Şoklar, yerel ses hızından daha büyük akış hızlarının bulunduğu gaz dinamiği, akışkanlar mekaniği, aerodinamik, astrofizik, Güneş fiziği ve uzay fiziğinde sık sık karşımıza çıkar. Şok dalgaları Navier-Stokes denklemleri olarak da adlandırılan korunum yasaları ile incelenebilir. Bu eşitlikler akışkan hareketini karakterize eden non-lineer denklemlerdir. Analitik çözümlere ulaşılması çoğu zaman mümkün olmadığından, sayısal çözümler aramak daha uygundur. Sayısal çözümlerin kalitesi, işlem zamanı ve çözünürlüğü ise işlemlerin yapıldığı bilgisayar sistemi ve kullanılan nümerik çözümleyici ile doğrudan bağlantılıdır. Güneş'ten çıkan yüksek hızlı Güneş parçacıkları gezegen atmosferine çarpar ve bunun sonucu olarak gezegenin Güneş'e dönük tarafında şok dalgası gözlenebilmektedir. Bu tez çalışmasında, CME' ler neticesinde gezegenler arası ortamda oluşan şok dalgalarının incelemesi yapılmıştır. Bu inceleme için viskozite teriminin de dâhil edildiği Navier-Stokes akışkan denklemleri kullanılmıştır. Bu amaca bağlı olarak, viskoziteyi de dikkate alan gerçekçi bir model yardımıyla yapılacak inceleme sonucunda, 13 Aralık 2006 tarihinde meydan gelen CME neticesinde gezegenler arası ortamda meydana gelen şokun Dünya atmosferi ve yakın uzay üzerindeki olası etkileri araştırılmıştır. Bu çalışma Güneş aktivitelerinin Dünya ve yakın uzay çevresine etkilerinin daha detaylı olarak araştırılması çalışmalarına da katkı sağlayacaktır. Tez ileride oluşacak bir CME aktivitesinden sonra meydana gelebilecek ve uzayın fiziksel yapısını büyük oranda değiştirme potansiyeline sahip şok dalgalarının teorik olarak önceden incelenmesine de imkân tanımaktadır.

Shock waves are the layers where fluid equilibrium property turned into another equilibrium property. Shocks arise frequently in the cases where the velocity of fluid is greater than the local sound speed, such as, gas dynamics, fluid mechanics, aerodynamics, astrophysics, solar physics and space physics. Shock waves can be analyzed by means conservation laws called Navier-Stokes equations. These equations are nonlinear equations which characterize the fluid motion. It is suitable to solve them numerically, since it is not possible to solve them analytically. The operation time, the quality and the resolution of the solutions are directly depended on the computer system used for computations. As the high-speed solar particles collide with the atmosphere of a planet, it can create a shock wave in the sunward side. In this thesis study, investigation of the shock waves occurred after CMEs was done. Navier-Stokes equations including viscosity term were used for this investigation. Main purpose of the thesis is to investigate the shock waves in the interplanetary medium occurred after CME activities. With this purpose, the probable effects of these shock waves occurred after 13 December 2006 CME on the Earth atmosphere and near Earth space were searched after an investigation using a realistic model included viscosity This study will be a contribution to more detailed research studies for the effects for this type solar activity on the Earth and its space environment There is also a possibility of applying results of thesis to shock waves happened after future solar CME activities since they have a capability change structure of near Earth space and interplanetary medium.