Contribuição ao estudo de distúrbios ionosféricos utilizando a técnica de VLF
Abstract
The Earth-Low ionosphere system behaves as a waveguide for the propagation of radio waves of very low frequency (VLF). If in this system the electrical conductivity of its boundaries is perturbed, the propagation of the VLF waves will also be perturbed. There is a diversity of transient physical phenomena that are able to alter significantly the electrical conductivity of the lower ionosphere. The disturbance in this region is able to produce phase and amplitude variations with respect to a quiescent level of these waves. The aim of the present work is to study the response of the lower ionosphere to phenomena originated in the Earth, our solar system or even much farther away. For this purpose, VLF data obtained by SAVNET (South American VLF Network) during the solar cycle 24 was used. It was found that the correction by both the length of the path illuminated by the flare and the reference height coefficient allows normalizing the effect of ionospheric disturbances observed in the VLF phase signals that propagated along trajectories with a north-south or west-east direction, separately. The lower limit of detection for disturbances caused by the X-ray radiation excess is 1.8×10−9 Jm-2 and 2.6×10−7 Jm-2 for the nighttime and daytime lower ionosphere, respectively. Changes in the periodicities of the VLF signal, in the infrasonic band, were observed between 6 and 14 days prior to the seismic events, of magnitude 7, occurred in Haiti in 2010 and in Peru in 2011. Increases in the periodicities of the order of few minutes were observed when the shadow of the total solar eclipse of 2010 was moving on the Earth. Due to the solar eclipse the ionospheric reference height increased in ~3 km and the electron density decreased in 60 % of its quiescent level. Finally, it was found that the effective recombination coefficient, for 80 km height, was 1.1×10−5 cm-3s-1 during the time of the eclipse, which is an intermediate value between the diurnal and nocturnal conditions.
Summary
O sistema Terra-baixa ionosfera se comporta como um guia de onda para a propagação de ondas de rádio de frequências muito baixa (VLF). Se neste sistema a condutividade elétrica das fronteiras é perturbada, a propagação da onda é também perturbada. Existe uma variedade de fenômenos físicos transientes que alteram significativamente a condutividade elétrica da baixa ionosfera. Essas alterações são observadas como variações da fase e/ou amplitude com respeito ao nível quiescente. O presente trabalho tem como finalidade estudar a resposta da baixa ionosfera a fenômenos que produzidos na Terra, no sistema solar e até aqueles produzidos muito além do sistema solar. Com esse fim foram utilizados dados de VLF de fase e de amplitude fornecidos pela rede SAVNET (South America VLF NETwork) para o ciclo solar 24. Foi encontrado que a correção pelo fator de distância iluminada e o coeficiente de altura de referência permitem normalizar o efeito do distúrbio ionosférico a partir do sinal de VLF propagado em trajetos com direção de propagação norte-sul ou oeste-leste. O limiar de detecção das perturbações causadas pelo excesso na incidência dos raios-X é 1,8×10−9 Jm-2 para a ionosfera noturna e 2,6×10−7 Jm-2 para a ionosfera diurna. Perturbações ionosféricas observadas como alterações nos períodos do sinal de VLF, na faixa de infrassom, foram observadas entre 6 e 14 dias antes dos eventos sísmicos de magnitude 7 acontecidos no Haiti no ano 2010 e no Peru no ano 2011. Alterações nas periodicidades, da ordem de dezenas de minutos, foram observadas quando a sombra do eclipse solar total de 2010 se deslocava sobre a Terra. Devido ao eclipse, a altura de referência da ionosfera aumentou em ~3 km e a densidade eletrônica diminuiu em 60% com respeito do nível quiescente. Finalmente, foi encontrado que o coeficiente de recombinação efetiva, para o tempo do eclipse e para uma altura de 80 km, foi de 1,1×10−5 cm-3s-1, que é um valor intermediário entre as condições diurnas e noturnas.
CNPq Area
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS
Citation
CRUZ, Edith Liliana Macotela. Contribuição ao estudo de distúrbios ionosféricos utilizando a técnica de VLF. 2015. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2015.