Modelagem tridimensional de bolhas de plasma para baixas latitudes magnéticas sobre o território brasileiro

Resumo

Através de um projeto de colaboração entre o grupo de ionosfera da Divisão de Aeronomia, DAE, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, INPE, e o Professor Alexander Carrasco, Pesquisador Titular da Universidade de Los Andes, Mérida-Venezuela, pretende-se realizar um estudo de modelagem das bolhas que ocorrem na ionosfera sobre o Brasil segundo a configuração da campanha COPEX (COnjugate Point EXperiment), que foi uma campanha observacional coordenada por pesquisadores do INPE, para estudar a ionosfera no equador magnético e em pontos magneticamente conjugados. Este trabalho de pesquisa é planejado para ser desenvolvido durante 3 meses, com início em Março de 2014, e orientado aos seguintes pontos: a) Primeiramente, o uso de um código em linguagem FORTRAN que permita fazer simulações numéricas das bolhas ionosféricas no plano altura versus longitude, variando a latitude magnética; b) Os dados obtidos na campanha COPEX de 2002 (por exemplo, ionogramas), serão usados como parâmetros de entrada ao código em Fortran, para que as bolhas simuladas sejam bem próximas daquelas observadas nos ionogramas e imageadores. Também, pretende-se usar a camada espalhada como indicador de presença de bolhas na base da região F no equador e em pontos conjugados em um mesmo plano meridional magnético, com o objetivo de fazer um levantamento do horário em que as bolhas de plasma surgem nas três localidades. Além disso, a deriva vertical observada nos três locais será utilizada; c) Examinar o efeito do vento meridional e do campo elétrico zonal no desenvolvimento das bolhas de plasma ao longo das linhas de campo geomagnético. Há trabalhos que têm mostrado que as bolhas surgem na base da camada F acima do equador geomagnético, e logo depois de 35 minutos, aproximadamente, são visíveis nos pontos conjugados (±12° de latitude magnética). Este aspecto reforça a necessidade de identificar os parâmetros atmosféricos que controlam o atraso do surgimento das bolhas em pontos ao norte e ao sul do equador magnético; d) Identificar se as bolhas que surgem nos pontos conjugados constituem parte daquela que foi gerada no equador magnético ou se são provenientes de outra longitude; e) Comparar as bolhas de plasma observadas na campanha COPEX com aquelas obtidas no código em linguagem FORTRAN. A vantagem do código numérico é que ele permite ter controle das variáveis que podem influenciar, por exemplo, na dinâmica de plasma. O objetivo deste trabalho é contribuir para uma melhor compreensão do desenvolvimento das bolhas de plasma da região F que ocorrem sobre o território brasileiro, e estabelecer as condições iniciais que levam ao desenvolvimento de uma perturbação mecânica ou perturbação de pressão na linha de separação das regiões E e F equatoriais e de baixas latitudes. Uma aplicação futura deste trabalho será fazer a previsão da ocorrência das bolhas de plasma. Tal previsão será de grande utilidade nas aplicações práticas de clima espacial, pois a ocorrência das bolhas é a principal causa de erros e até da perda dos sinais de GPS. A fim de cumprir estas metas, um código em linguagem FORTRAN deve ser construído para resolver numericamente as equações do potencial elétrico, da velocidade do plasma e da continuidade. As soluções das equações serão obtidas por meio de métodos numéricos do tipo de relaxação sucessiva (SOR) para o potencial elétrico e do Fluxo de Transporte Corrigido (FCT) para a equação da continuidade de plasma. O código ficará disponível para os pesquisadores da Divisão de Aeronomia do INPE. (AU)