REGIÃO F3
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FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - FIES
INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE
CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO
Convênio 2006-2012 WIKIPEDIA - 12h59min de 27 de julho de 2007 Angeloleithold
FIES - IAE - PLANEJAMENTO DE PESQUISAS BPlano Trabalho Progr Cientifico Convenio CRS UNIBEM.pdf - 121 KB Download
CTA PLANO DE TRABALHO nov 2006.pdf - e113 KB Download Pesquisas realizadas por Prof. MSc. Oneide José Pereira e Prof. BSc. Angelo Antônio Leithold
* Estudo da Ionosfera, Ângelo Leithold
O campo elétrico leste-oeste, juntamente ao campo magnético norte-sul, à medida em que a Terra gira, e o lado diurno se aproxima, eleva o pico de ionização em altitude em todo o planeta. Porém, para efeito de estudo da camada F3, nos interessa a ação da energia solar sobre a região equatorial.
Assim ao nascer do Sol, ficam propiciadas as condições para o surgimento das camadas iônicas, F1, F2, e da camada iônica chamada ''por enquanto'' de ''G''.
O plasma ionosférico ''energizado'' pela radiação solar, causa uma elevação em altitude da camada F2, e esta não perde as suas características, seu pico de ionização pode exceder em densidade de concentração máxima durante determinado tempo.
A inclinação magnética, a atividade solar e a sazonalidade, nos solstícios de dezembro e junho, e no verão em geral, a força eletromagnética, os ventos termosféricos e o campo magnético norte-sul, associado ao campo elétrico leste-oeste diurno, empurram o plasma ionosférico para cima na região do equador. Favorecem assim, a ''subida'' de F2 e a formação de uma camada de ionizada entre a F2 que se elevou e F1, fenômeno este que tem ocorrido mais freqüentemente em períodos de baixa atividade solar.
A camada F2 ao subir, poderia ser chamada de camada ''G'', porém os processos físico-químicos da região F, e estudos realizados por Batista et al. 2002, mostram que a dinâmica da camada F permanece. Assim a camada que subiu pode ser dita F3 e a que se formou logo abaixo, F2.
A camada F3 pode ser dividida em dois tipos, dependendo da época, ou seja, tipo 1, mais comum nos meses de verão, e do tipo 2 nos meses de inverno. A esta dinâmica de formação de F3 se dá o nome de Anomalia Equatorial. A camada adicional, depois de sua ocorrência, continua a existir por mais de 10 horas próximo ao equador (Balan et al., 1997).
O pico da camada F2 localiza-se aproximadamente entre 250 até 300 km. Esta é dominada por processos dinâmicos com interação entre os ventos termosféricos e a ionosfera superior. Existe grande predominância da atuação do campo magnético que influencia na distribuição de ionização. Desta forma, no topo de F2, o plasma se encontra em equilíbrio difusivo. Até 500 km de altura, o oxigênio atômico O+ é predominante, a distribuição da densidade eletrônica se dá também através da difusão, e outros processos de transporte, além da ionização e da recombinação. As forças colisionais, gravitacionais, forças elétricas e magnéticas representam os principais processos de transportes energéticos na Ionosfera. Os agentes que deslocam íons e elétrons são os campos elétricos, ventos neutros e difusão. Os campos elétricos, na alta ionosfera, movimentam íons e elétrons como um todo, à velocidade de deriva do plasma. O resultado desse movimento depende da freqüência de colisão e do campo magnético, estes determinam a condutividade e a mobilidade do plasma ionosférico. Na alta ionosfera é predominante a ação de ventos termosféricos induzidos pelo aquecimento diurno e esfriamento da atmosfera noturna (Risbeth and Garriott,1969), cuja mudança térmica afeta as partículas carregadas e o vento neutro. Assim, o plasma expande e contrai conforme o gradiente térmico da atmosfera. Os gradientes horizontais de pressão são resultado da expansão térmica da atmosfera terrestre durante o dia, os ventos termosféricos, circulam na ionosfera e interagem com o plasma podendo transporta-la para cima durante a noite. Sua velocidade é reduzida no lado diurno pelo arrasto iônico. Este resulta da interação entre as partículas carregadas e as partículas neutras. O processo de transporte ocorre na direção da componente do vento neutro ao longo das linhas de campo magnético, produz o transporte da ionização de um hemisfério para outro. A ionização assim, é deslocada para cima no hemisfério noturno, onde o vento é dirigido para o equador, e para baixo no hemisfério diurno, em que o vento é dirigido para os pólos. A camada F está entre 150 e 1000 km de altitude, durante o dia se dispõe em duas camadas F1 e F2, em baixas latitudes, move-se para cima devida deriva ExB decorrente do campo elétrico leste-oeste induzido pelo dínamo da região E, na presença do campo magnético. Perto do Equador, as linhas de campo magnético encontram-se fechadas impedindo que o plasma escape para o espaço facilmente, que se difunde ao longo das linhas de campo e afeta a distribuição latitudinal da ionização. Assim, na região do Equador, observa-se que a maior densidade eletrônica não se encontra sobre o equador, mas a cerca de aproximadamente 170° de latitude, formando assim, um pico ao norte e outro ao sul do equador magnético (Balan et al., 1997).
O campo elétrico diurno se dirige para o leste, o campo magnético norte-sul é praticamente paralelo à superfície terrestre na região equatorial. Assim, produz uma deriva vertical acaba por forçar o plasma para cima que difunde-se para baixo ao longo das linhas de campo devida gravidade e gradientes de pressão. Após o amanhecer, com o avançar da hora, a camada F2 aumenta sua densidade, há grande produção iônica e os efeitos dinâmicos presentes na região fazem aumentar a altitude do pico da camada rapidamente, pois esta é dominada pelo efeito de deriva ascendente ExB. Este causa a concentração da densidade eletrônica na latitude de ±17°. Forma-se assim a chamada Anomalia Equatorial. O vento neutro e a deriva ExB geram a formação de uma camada adicional em latitudes equatoriais numa altitude de 500 km e 700 km, chamada camada F3 (Jenkins et al., 1997). O pico de ionização da camada F2 se desloca para maiores altitudes pelos efeitos dinâmicos. Ao mesmo tempo, outro pico se forma na altura original da camada F2, e o pico que se desloca para cima forma a camada F3. Quando a ionosfera ganha energia suficiente, o pico de densidade eletrônica de F3 decresce devidos efeitos químicos e dinâmicos. Os efeitos de aparecimento e desaparecimento da camada adicional podem ser percebidos pelo tempo de resposta entre a transmissão e recepção de sinais de rádio, que têm incrementada a reflexão e alcance à medida em que a camada sobe.
Acima: Camadas atmosféricas (Fonte ESA)
Composição da Atmosfera (Fonte: ESA)
Comparação Ionosfera-Atmosfera (Fonte:ESA)
Bibliografia
Balan, N.; Bailey, G.J.; Abdu, M. A.; Oyama, K. I.; Richards, P. G.; MacDougall, J.; Batista, I. S. Equatorial plasma fountain and its effects over three location: evidence for additional layer, the F3 layer. J. Geophys. Res., v. 102, n. A2, p. 2047-2056, 1997.
Batista, I. S.; Abdu, M. A.; MacDougall, J.; Souza, J. R. Long term trends in the frequency of occurrence of the F3 layer over Fortaleza, Brazil. J Atmos.Terr. Phys., v. 64, n.12, p. 1409-1412, 2002.
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