Caracterização da amplitude de pulsações magnéticas observadas em região sob influência do eletrojato equatorial

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Graziela Belmira Dias da Silva
• Orientador(a): Lívia Ribeiro Alves, Antonio Lopes Padilha
• Banca de defesa: Fábio Becker Guedes, Gelvam André Hartmann
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Geofísica Espacial/Ciências do Ambiente Solar-Terrestre
• País: BR
• Resumo em Inglês: Daytime equatorial electrojet currents (EEJ) amplify geomagnetic variations on the ground in the equatorial region, with the possible exception for Pc3 pulsations. In this case, there are reports of both amplification and damping in the pulsation amplitude by the EEJ, but without discussion in the literature on the different physical mechanisms involved. To characterize the EEJ influence on ground pulsation amplitudes in the Brazilian equatorial region, geomagnetic data from seven temporary stations were analyzed in the Pc3 (10 45 s) and Pc5 (150 600 s) intervals. Fluxgate magnetometers were operated simultaneously during the period from September to November 1994 at these stations located inside and outside the EEJ effects. Data analysis showed that, in addition to the EEJ, the amplitude of the pulsations is also affected by other effects. Strong effects of local geology were identified in one of stations, with amplitude amplification by electromagnetic induction in a crustal conductor; H-component amplitude of the stations closest to the dip equator was also amplified between 5-7 LT due to the sunrise terminator effect; and nighttime events at the reference station in southern Brazil were amplified by South Atlantic Magnetic Anomaly effects. Daytime and nighttime events were preferentially analyzed during quiet days and indicated that diurnal Pc5s were amplified at all stations of the equatorial region, but mainly at those closest to the dip equator (latitudes less than 2$^{0}$). On the other hand, daytime Pc3s were preferentially damped at equatorial stations, especially in the station under the dip equator, although two events with low amplitude on more disturbed days showed increased amplitude in the equatorial region. From the available theoretical models, the different effects were interpreted as due to the mechanisms of pulsation generation and transmission and to the increase of Cowling conductivity in the diurnal equatorial ionosphere. Daytime Pc5s are transmitted horizontally in the TM0 mode from polar latitudes and amplified in the equatorial region by the higher ionospheric conductivity. Daytime Pc3s are preferably upstream waves generated due to ion-cyclotron instability on the bow shock, which propagate as compressional waves along the equatorial plane of the magnetosphere and are damped by the high conductivity of the equatorial ionosphere before reaching the ground. Pc3 events showing equatorial amplification are surface waves associated with Kelvin-Helmholtz instability during geomagnetically more disturbed days that reach the high latitude ionosphere and generate ionospheric currents, which leaks into low latitudes where they undergo amplification in the equatorial region.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/04.10.19.53

Correntes ionosféricas diurnas do eletrojato equatorial (EJE) amplificam variações geomagnéticas medidas na superfície da região equatorial, com a possível exceção do intervalo das pulsações magnéticas contínuas Pc3. Nesse caso, há relatos tanto de amplificação como de amortecimento na amplitude dessas pulsações pelo EJE, sem que os possíveis mecanismos físicos envolvidos nesses processos sejam discutidos na literatura. Para caracterizar a extensão da influência do EJE na amplitude de pulsações na região equatorial brasileira, este estudo analisou dados geomagnéticos de Pc3 (10 - 45 s) e Pc5 (150 - 600 s) adquiridos em sete estações temporárias. Essas estações que dispuseram de magnetômetros fluxgate, foram instaladas em diferentes locais dentro e fora dos efeitos do EJE e operaram simultaneamente durante o período de setembro a novembro de 1994. A análise dos dados mostrou que a amplitude das pulsações no solo também é afetada por outros efeitos além do EJE. Forte influência da geologia local foi identificada em uma das estações, cuja amplitude foi amplificada por efeitos de indução eletromagnética em praticamente todos os eventos detectados; a amplitude da componente H das estações mais próximas ao equador dip também foi amplificada no intervalo entre 5 e 7 LT como efeito do terminador do amanhecer; e os eventos noturnos na estação de referência ao sul do Brasil foram amplificados por efeito da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Análise de eventos diurnos e noturnos ocorridos em dias preferencialmente calmos indicou que as Pc5 diurnas foram amplificadas em todas as estações da região equatorial, principalmente naquelas situadas mais próximas ao equador dip (latitudes inferiores a 2$^{o}$). Por outro lado, as Pc3 diurnas foram preferencialmente amortecidas nas estações equatoriais, com maior ênfase na estação sob o equador dip, embora dois eventos com menor amplitude em dias mais perturbados tenham sido detectados com amplitude aumentada na região equatorial. A partir de modelos teóricos disponíveis, os diferentes efeitos foram interpretados a partir dos mecanismos de geração e transmissão das pulsações e do incremento na condutividade Cowling na ionosfera equatorial diurna. As Pc5 diurnas são transmitidas horizontalmente pela ionosfera no modo TM0 desde as latitudes polares e amplificadas na região equatorial pela maior condutividade ionosférica. Por outro lado, as Pc3 diurnas são preferencialmente ondas upstream geradas por instabilidades ciclotrônicas de íons na frente de choque que se propagam na forma de ondas compressionais ao longo do plano equatorial da magnetosfera e são amortecidas pela alta condutividade da ionosfera equatorial antes de chegar ao solo. Os eventos de Pc3 que mostraram amplificação são associados a ondas de superfície geradas por instabilidades Kelvin-Helmholtz em períodos geomagneticamente mais perturbados que chegam à ionosfera de alta latitude e geram correntes ionosféricas nessas latitudes, as quais podem se propagar horizontalmente até baixas latitudes onde sofrem amplificação na região equatorial.