23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE/MCT CENTRO REGIONAL SUL DE PESQUISAS.

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1 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS – INPE/MCT CENTRO REGIONAL SUL DE PESQUISAS ESPACIAIS – CRS/INPE - MCT OBSERVATÓRIO ESPACIAL DO SUL – OES/CRS/INPE - MCT UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA – UFSM CENTRO DE TECNOLOGIA – CT/UFSM LABORATÓRIO DE CIÊNCIAS ESPACIAIS DE SANTA MARIA – LACESM/CT/UFSM ESTUDO DE CARACTERÍSTICAS DE EXPLOSÕES SOLARES E DE SEUS EFEITOS NA TERRA – SICINPE 2008 Autor:Tardelli Ronan Coelho Stekel Orientador: Dr. Ezequiel Echer Co-Orientador: Dr. Nelson Jorge Schuch

2 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 Motivação Efeitos das Explosões Solares: Expansão e ionização direta da atmosfera superior terrestre; Blecaute na propagação de ondas, principalmente até os 30MHz; Arraste e queima de sistemas eletrônicos em satélites; Partículas energéticas proveniente dos flares são ejetadas ao sistema interplanetário; Interferência nas componentes do campo geomagnético através das correntes elétricas perturbadas. Fig. 1 – Ilustração dos efeitos das explosões solares na terra. Fonte: Lanzerotti et. al., 1996

3 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 INTRODUÇÃO Explosões Solares são perturbações transientes na atmosfera solar que liberam grandes quantidades de energia (10 25 J), emitidas na forma de radiação eletromagnética e partículas energéticas, sendo ocasionadas pela complexidade magnética das regiões ativas. (Hargreaves, J. K., 1992) Fig. 2 – Imagem do sol em 195 Å no instante da explosão solar do dia 04/11/2003. Fonte: EIT/SOHO As explosões solares são classificadas em A, B, C, M e X. Sendo que as da classe X são as mais intensas e que podem causar black-out em telecomunicações. As classes A e B normalmente causam poucos efeitos sobre a terra. Fig. 3 – Fluxo de raios-x e classificação das explosões solares para os dias 12, 13 e 14 de Julho de 2000. Fonte: http://www.spaceweather.com/

4 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 METODOLOGIAS E FERRAMENTAS Satélites GOES (Geostationary Operational Environmental Satellites);  Operados pela NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration);  Órbita geoestacionária à aproximadamente 35800Km;  Possui abordo do seus satélites o equipamento X-ray Sensor (XRS), utilizado para monitorar o fluxo de raios-X provindos de todas as direções do Sol nos comprimento de onda de 0.5 a 4Å e 1 a 8Å.  Neste trabalho foram utilizado os dados de raios-x para identificar e analisar as explosões solares. Fig. 4 – Imagem representativa do Satélite da série GOES. Fonte: http://www.goes.noaa.gov/ Fig. 5 – Gráfico do fluxo de raios-x monitorado pelos satélites GOES. Fonte: SWPC/NOAA

5 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 A fim de verificar os efeitos das explosões solares na Ionosfera terrestre, utilizamos os dados do Riômetro e Magnetômetros dedicados ao estudo da relação Terra-Sol instalados no Observatório Espacial do Sul - OES/CRS/INPE - MCT, em São Martinho da Serra. Magnetômetros  Medir as componentes H, D, Z do campo geomagnético;  Neste trabalho os magnetômetros foram utilizados para identificar a variação da condutividade elétrica da Ionosfera durante a ocorrência das explosões solares. Riômetros  Forma uma matriz 4x4 (16 antenas) operando em 38,2MHz.  Este equipamento oferece um meio passivo de se obter informações a respeito do estado de ionização da baixa Ionosfera através da análise da variação da absorção do ruído cósmico.  Os dados do riômetro também apresentam efeitos de ondas de rádio emitida pela explosão solar na mesma freqüência do registro do ruído cósmico do Riômetro (38,2 MHz).

6 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 Efeitos sobre a magnetosfera terrestre O incremento da ionização da Ionosfera, na ocorrência de Explosões Solares, muda algumas propriedades, especialmente a condutividade, das regiões D e E Ionosférica, favorecendo o aumento de correntes elétricas nestas camadas. É o efeito magnético induzido das correntes elétricas na Ionosfera que produzem um salto na variação das componentes do campo geomagnético, fenômeno conhecido como Magnet crochet. DataHorárioClasseHDZ 06/04/200119:21X5.6110 15/04/200113:50X14.4101 19/10/200116:30X1.6110 25/10/200114:58X1.310* 04/11/200116:20X1.0111 25/11/200109:51X1.1100 20/05/200215:27X2.1111 30/08/200213:29X1.5100 31/10/200216:52X1.2110 02/11/200317:25X8.311* 04/11/200319:50X28.0110 15/07/200418:24X1.8111 16/07/200413:55X3.6100 18/08/200417:40X1.8111 30/10/200411:46X1.2100 07/11/200416:06X2.0110 08/09/200521:06X5.4111 1 – Acréscimo 0 – Decréscimo Fig. 6 – Gráfico do fluxo de raios-x e das três componentes do campo geomagnético para o dia 15/04/2001. Fig. 7 – Gráfico do fluxo de raios-x e das três componentes do campo geomagnético para o dia 04/11/2003. Tabela 1- Dados do comportamento das componentes do campo geomagnético durante a ocorrência da explosão solar.

7 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008  O Riômetro oferece um meio de se obter informações a respeito do estado de ionização da baixa Ionosfera através da variação da absorção do ruído cósmico.  Durante uma explosão solar, o incremento do número de íons na ionosfera causa uma queda brusca no sinal do riômetro (atenuação da ondas, inclusive 38,2MHz).  Durante a explosão solar, o Sol emite ondas de rádio na mesma freqüência do registro do ruído cósmico do riômetro (38,2MHz), portanto, temos a mistura do sinal e da atenuação. O efeito das explosões solares também são facilmente perceptíveis nos dados da rede SavNet que monitora passivamente a banda de VLF. Fig. 8 – Gráfico do fluxo de raios-x e dados do riômetro para o dia 06/12/06. Fig. 9 – Gráfico do fluxo de raios-x e dados do riômetro para o dia 05/12/06. Fig. 10 – Gráfico dos dados do da SavNet para o dia 06/06/2007.

8 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 CONCLUSÕES Foram identificados 17 eventos em que houve súbita variação das componentes do campo geomagnético, constatando assim, o aumento de correntes elétricas na Ionosfera no momento da explosão solar. Próximo ao meio dia local (15:00 UT) estes efeitos se tornaram mais intensos e nos casos estudados houve sempre um aumento da componente-H no momento do explosão solar. A queda brusca nos dados do riômetro refletem nitidamente a assinatura de ionização por radiação neste ponto e por conseqüência um aumento brusco de íons/elétrons na Ionosfera. O ruído gerado pelo solar radio burst na maioria dos casos escondeu o efeito da absorção dos Raios-X nos dados do Riômetro, dificultando a identificação e análise da absorção Ionosférica. Pretende-se relacionar os dados de raios-X dos satélites GOES com os de Extremo Ultra-violeta (EUV) disponibilizado pelo SOHO, que também seriam causas do magnetic crochet, calcular a variação do campo magnético no horário do súbito, além de identificar efeito nos dados dos equipamentos de GPS.

9 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 Agradecimentos  Ao programa PIBIC/INPE – CNPq, pela aprovação do projeto de pesquisa;  A organização da 23ª Jornada Acadêmica Integrada (JAI/UFSM);  A equipe técnica da NOAA no projeto Space Weather Prediction Center (SWPC/NOAA) por disponibilizar os dados. E-mail: tardelli@lacesm.ufsm.br Obrigado a todos pela atenção.

10 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 ANÁLISE E RESULTADOS Efeitos sobre a ionosfera Na ocorrência de uma explosão solar, a densidade da Ionosfera na região iluminada da terra é aumentada significativamente. Este súbito aumento acarreta em problemas na transmissão de ondas por rádio, principalmente abaixo dos 30MHz. O fenômeno da variação rápida da quantidade dos constituintes da ionosfera ocasiona no chamado Distúrbio Ionosférico Súbito(DIS). Fig. 6 – Gráfico do fluxo de raios-x para o dia 28/10/2003. Fig. 7 – Mapa com a variação das freqüências afetadas durante a explosão solar do dia 28/10/2003

11 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 ANÁLISE E RESULTADOS Efeitos sobre a ionosfera Na ocorrência de uma explosão solar, a densidade da Ionosfera na região iluminada da terra é aumentada significativamente. Este súbito aumento acarreta em problemas na transmissão de ondas por rádio, principalmente abaixo dos 30MHz. O fenômeno da variação rápida da quantidade dos constituintes da ionosfera ocasiona no chamado Distúrbio Ionosférico Súbito(DIS). Fig. 6 – Gráfico do fluxo de raios-x para o dia 28/10/2003. Fig. 7 – Mapa com a variação das freqüências afetadas durante a explosão solar do dia 28/10/2003

12 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 ANÁLISE E RESULTADOS Efeitos sobre a ionosfera Na ocorrência de uma explosão solar, a densidade da Ionosfera na região iluminada da terra é aumentada significativamente. Este súbito aumento acarreta em problemas na transmissão de ondas por rádio, principalmente abaixo dos 30MHz. O fenômeno da variação rápida da quantidade dos constituintes da ionosfera ocasiona no chamado Distúrbio Ionosférico Súbito(DIS). Fig. 6 – Gráfico do fluxo de raios-x para o dia 28/10/2003. Fig. 7 – Mapa com a variação das freqüências afetadas durante a explosão solar do dia 28/10/2003

13 23ª Jornada Acadêmica Integrada UFSM De 03 a 06 de novembro de 2008 ANÁLISE E RESULTADOS Efeitos sobre a ionosfera Na ocorrência de uma explosão solar, a densidade da Ionosfera na região iluminada da terra é aumentada significativamente. Este súbito aumento acarreta em problemas na transmissão de ondas por rádio, principalmente abaixo dos 30MHz. O fenômeno da variação rápida da quantidade dos constituintes da ionosfera ocasiona no chamado Distúrbio Ionosférico Súbito(DIS). Fig. 6 – Gráfico do fluxo de raios-x para o dia 28/10/2003. Fig. 7 – Mapa com a variação das freqüências afetadas durante a explosão solar do dia 28/10/2003