Numerical Simulations of Kelvin-Helmholtz Induced Magnetic Reconnection in the Solar Wind-Magnetosphere System

This master's thesis investigates the dynamics at the flanks of the Earth's magnetosphere using numerical simulations based on the fluid approach to plasma physics. The solar wind's interaction with our planet's magnetosphere creates particle transport at the interface between the two plasmas, facilitated by magnetic reconnection and Kelvin-Helmholtz instability (KHI). This work presents two simulations analyzing the effects of different initial configurations of the magnetic field orientation of the two plasmas on the latitudinal distribution of KH-induced vortices and magnetic reconnection sites. The thesis comprises five chapters: an overview of plasma in space and the magnetohydrodynamic model, an explanation of magnetic reconnection and KHI, simulation setups, data analysis and results, and conclusions and future perspectives. Questa tesi di laurea magistrale studia le dinamiche ai fianchi della magnetosfera terrestre utilizzando simulazioni numeriche basate sull'approccio fluido alla fisica del plasma. L'interazione del vento solare con la magnetosfera del nostro pianeta genera un trasporto di particelle all'interfaccia tra i due plasmi, facilitato dalla riconnessione magnetica e dall'instabilità di Kelvin-Helmholtz (KHI). Questo lavoro presenta due simulazioni che analizzano gli effetti di diverse configurazioni iniziali dell'orientamento del campo magnetico dei due plasmi sulla distribuzione latitudinale dei vortici indotti da KH e dei siti di riconnessione magnetica. La tesi è composta da cinque capitoli: una panoramica del plasma nello spazio e del modello magnetoidrodinamico, una spiegazione della riconnessione magnetica e del KHI, le impostazioni della simulazione, l'analisi dei dati e i risultati, le conclusioni e le prospettive future