As novas condutividades locais

As taxas de colisões têm papel fundamental na obtenção das condutividades já que ambas as condutividades, Pedersen e Hall, têm relação com as taxas de colisões (Equações 2.3 e 2.4). É devido à relação dessas condutividades com as taxas de colisão somada com a alteração nas densidades do plasma (devido à inclusão do modelo IRI) e das frequências ciclotrônicas (devido à inclusão do modelo IGRF) que os perfis de condutividades locais foram alterados.

Na Figura 4.2 apresentamos, como exemplo, os mapas de condutividades Hall, Pedersen e a relação entre as duas. Estes mapas foram obtidos dos resultados das simulações do modelo de condutividade descrito nas seções anteriores, usando a sua versão 2007, para a região de São Luís entre as 8 e 18 h (LT), compreendendo as alturas de 90 a 130 km. A escala de cores representa a intensidade da respectiva condutividade em 10-4 S/m para os mapas de condutividade Hall e Pedersen. As linhas de nível foram acrescentadas para ajudar a identificar as mudanças mais evidentes na escala de cores e estão rotuladas. Na coluna da esquerda são apresentados os mapas das condutividades para o período de equinócio, na coluna central estão os mapas das condutividades para o período de verão e na coluna da direita estão

61

colocados os mapas das condutividades para o período de inverno. Na linha superior da Figura 4.2 estão agrupados os mapas que representam às condutividades Hall, na linha central estão posicionados os mapas das condutividades Pedersen e, por fim, na linha mais a baixo desta figura, estão colocados os mapas obtidos pela razão entre as condutividades Hall e Pedersen.

62

Equinócio Verão Inverno

Hall

Pedersen

Hall/Pedersen

Figura 4.2: Mapas de condutividades locais ionosféricas (linha superior) Hall, (linha do meio) Pedersen e a (linha inferior) relação entre as duas condutividades simuladas para a região de São Luís das 8 às 18 h (LT), compreendendo as alturas de 90 a 130 km, para os períodos de (coluna da esquerda) equinócio, (coluna central) verão e (coluna da esquerda) inverno de 2002, obtidos com o modelo de condutividade ionosférica integrada ao longo da linha de campos magnético na sua versão de 2007.

63

Como visto na figura, os resultados do modelo de condutividade em sua versão 2007 mostram que a condutividade Hall atinge o seu máximo entre 103 e 125 km de altitude, nos horários entre 11 h e 13 h tanto no verão quanto no inverno. No equinócio esse máximo é atingido na mesma faixa de altitude, mas seu horário de ocorrência fica entre 10 h e 30 min e 13 h e 30 min. Na comparação dos valores máximos de condutividade obtidos em cada período verificamos que no equinócio a condutividade Hall atinge valores superiores aos observados nos períodos de verão e inverno. O mesmo se observa na comparação entre os valores máximos da condutividade Hall obtidos nos períodos de verão e de inverno. Para a condutividade Pedersen, os resultados do modelo indicam que o seu máximo está concentrado nas alturas entre 125 e 130 km, nos horários compreendidos entre as 8 e 15 h. Quando comparamos as condutividades Pedersen obtidas no equinócio com àquelas obtidas no verão e no inverno, vemos que os valores máximos obedecem a uma ordem similar àquela obtida para as condutividades Hall, com respeito à sazonalidade. Para o caso da relação entre as condutividades Hall e Pedersen, o máximo desta relação está compreendido entre 96 e 103 km de altitude. Em contraste à clara dependência temporal verificada nos mapas das condutividades Hall e Pedersen, os mapas da relação entre elas não apresentam uma variação desta relação ao longo do dia, na qual seria possível de se identificar uma acessão nos seus valores no amanhecer e um decaimento no entardecer. Esta independência temporal da relação Hall sobre Pedersen se repete para todas as estações do ano, indicando que as variações sazonais, horárias e em altitude na condutividade Hall são também sentidas na condutividade Pedersen na mesma proporção em qualquer horário do dia em qualquer dos períodos do ano.

Com as taxas de colisões alteradas e os modelos IRI, MSIS e IGRF incorporados novos mapas foram gerados para a versão 2009 do modelo, Figura 4.3.

64

Equinócio Verão Inverno

Hall

Pedersen

Hall/Pedersen

Figura 4.3: Mapas de condutividades locais ionosféricas (linha superior) Hall, (linha do meio) Pedersen e a (linha inferior) relação entre as duas condutividades simuladas para a região de São Luís das 8 às 18 h (LT), compreendendo as alturas de 90 a 130 km, para os períodos de (coluna da esquerda) equinócio, (coluna central) verão e (coluna da esquerda) inverno de 2002, obtidos com o modelo de condutividade ionosférica integrada ao longo da linha de campos magnético na sua versão de 2009.

65

Para que fosse possível estabelecer comparações entre os mapas correspondentes às duas versões do modelo, as escalas de cores utilizadas para confeccionar estes gráficos foram as mesmas do modelo de 2007. Além disso, os mapas de condutividades foram obtidos para o mesmo período e estão organizados na figura de maneira similar a versão 2007 do modelo. Podemos agora estabelecer comparações entre os mapas correspondentes obtidos pelas duas versões do modelo. Antes disso, é importante compararmos estes mapas entre si assim como foi feito para os mapas da versão 2007.

Na nova versão do modelo os mapas de condutividades Hall apresentam claramente dois máximos localizados nas alturas entre 103 e 125 km nos horários entre 10 h e 30 min e entre 118 e 130 km, nos horários compreendidos entre as 8 e 11 h no caso do equinócio. No verão esses máximos estão localizados entre 103 e 123 km das 11 as 13 h e entre 119 e e130 km nos horários entre as 8 e 10 h. Os máximos para o inverno localizam- se entre 103 e 123 km nos horários entre 10 h e 30 min e 13 h e 30 min e entre 118 até 130 km e vai das 8 as 11 h. Na comparação dos valores máximos obtidos em cada período verificamos que temos uma intensificação na condutividade Hall do equinócio comparada com aquela do inverno, que por sua vez é maior que aquela do verão. A condutividade Pedersen tem seu máximo concentrado nas alturas a partir de 126 km entre 8 h e 16 h. Quando comparamos as condutividades Pedersen obtidas no equinócio com àquelas obtidas no verão e no inverno vemos que os valores máximos obedecem a uma ordem similar àquela obtida para as condutividades Hall, com respeito à sazonalidade. Na relação das condutividades Hall / Pedersen, o máximo está compreendido entre 97 e 103 km de altitude. E, assim como nos resultados obtidos com a versão 2007, os mapas da relação entre elas para a versão 2009 também não apresentam uma clara variação desta relação ao longo das horas do dia. Com isso, o comportamento independente desta relação com respeito à sazonalidade, às horas do dia e às altitudes foi mantido da versão

66

2007 para a versão 2009. Ainda na comparação entre as duas versões do modelo, verificamos que as condutividades Hall e Pedersen apresentaram um aumento nos seus valores para todas as condições de horário, altura e estação. Comparando a condutividade Hall entre as duas versões do modelo percebemos que a principal mudança esta no máximo de condutividade que aparece nas primeiras horas (entre 8 e 10 h) nas altitudes acima de 120 km na versão 2009. Embora podemos perceber na versão 2007 um indício desse comportamento, na versão 2009 ele esta muito mais clara. Após uma análise dos fatores que influenciam as condutividades Hall e Pedersen (equação 2.3 e 2.4) vimos que o fator responsável por esse fenômeno é a densidade eletrônica (Figura 4.4).

Após fazermos uma análise dimensional nas equações das condutividades, resolvemos analisar com maior cuidado a densidade eletrônica, pois percebemos que ela poderia ser o elemento responsável pelos maiores impactos ao alterarmos os termos da equação. A seguir apresentamos o resultado da análise da densidade eletrônica que foi realizada. A Figura 4.4 mostra os mapas da densidade eletrônica gerados para a região do radar RESCO e que compreendem entre 90 e 120 km de altitude e entre 8 e 18 h (LT).

67

Equinócio

Verão

Inverno

Figura 4.4: Mapas de densidade eletrônica obtidas com o modelo IRI 2001 para os períodos de equinócio (primeira linha), verão (linha central) e inverno (ultima linha) para a região de São Luís das 8 às 18 h (LT), compreendendo as alturas de 90 a 130 km

Como pode ser visto na Figura 4.4, a densidade eletrônica para a região de São Luís atinge seu máximo entre as 8 e 10 h (hora local) sempre acima dos 120 km de altitude. A investigação do aparecimento desse máximo nas

68

densidades eletrônicas possivelmente envolve geometria de ventos e anomalia Appleton. Porém, o estudo desses fenômenos não é objetivo desse trabalho, então, endereçamos essas questões para trabalhos futuros. Contudo fica evidente que nossa percepção de que a densidade eletrônica controla significativamente as condutividades parece estar correta pois esse máximo nas densidades ocorre no mesmo local em que ocorre nas condutividades.

Comparando os perfis de densidade eletrônica com os novos mapas de condutividades percebemos que a densidade eletrônica os influência diretamente. Essa influência pode ser notada nos máximos de condutividades nas primeiras horas do dia para as maiores altitudes em estudo como ocorre na densidade eletrônica, tanto para a condutividade Hall quanto para a Pedersen.

Outro fator é que as condutividades Hall e Pedersen obedecem a ordem de sazonalidade imposta pela densidade eletrônica, ou seja, na versão 2009 a condutividade maior está no equinócio seguido pelo inverno e por ultimo verão, como ocorre na densidade eletrônica. Fato que não ocorria na versão 2007 que também tinha o equinócio com as maiores condutividades mas, com as condutividades do verão maiores que a do inverno.

Finalmente, quando comparamos a relação entre as condutividades locais nas duas versões do modelo vemos que a área de condutividade máxima que compreendia 7 km tem uma redução e passa a compreender uma faixa de 6 km. Isto ocorre em todas as estações e para todas as horas do dia.