Estudo Do Plasma Da Região Do AMAS

7/23/2019 Estudo Do Plasma Da Regio Do AMAS

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ESTUDOS DO PLASMA IONOSFRICO NA REGIO DA

ANOMALIA GEOMAGNTICA DO ATLNTICO SUL

RELATRIO FINAL DE PROJETO DE INICIAO CIENTFICA

(PIBIC/INPECNPq/MCTI)

PROCESSO N 114397/2011-2

Lucas Camponogara Viera(UFSMBolsista PIBIC/INPECNPq/MCTI, Maro a Julho de 2011)

E-mail: [email protected]

Dr. Polinaya MuralikrishnaOrientadorDiviso de Aeronomia Espacial

DAE/CEA/INPEMCTIInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais

INPE - MCTIE-mail:[email protected]

Santa Maria, Julho de 2012


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Centro Regional Sul de Pesquisas EspaciaisCRS/CCR/INPEMCTI 2Relatrio Final de Atividades

RELATRIO FINAL DE INICIAO CIENTFICA DO

PROGRAMA: PIBIC/INPECNPq/MCTI

PROJETO

ESTUDOS DO PLASMA IONOSFRICO NA REGIO DA

ANOMALIA GEOMAGNTICA DO ATLNTICO SUL

PROCESSO: 114397/2011-2

Relatrio elaborado por LUCAS CAMPONOGARA VIERA relativo ao perodo de

Julho de 2011 A Julho de 2012 de execuo das atividades por:

Lucas Camponogara Viera- Bolsista PIBIC/INPECNPq/MCTI


Dr. Polinaya MuralikrishnaOrientadorDiviso de AeronomiaDAE/CEA/INPEMCTI


Dr. Nelson Jorge SchuchCo-OrientadorCentro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/CCR/INPEMCTI



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DADOS DE IDENTIFICAO

Ttulo:ESTUDOS DO PLASMA IONOSFRICO NA REGIO DAANOMALIA GEOMAGNTICA DO ATLNTICO SUL

Processo CNPq N:114397/2011-2

Bolsista no perodo de Julho/11 a Julho/12

Lucas Camponogara Viera

Acadmico do Curso de FsicaBacharelado

Centro de Cincias Naturais e ExatasCCNE/UFSM

Universidade Federal de Santa Maria - UFSM

Orientador:

Dr. Polinaya MuralikrishnaDiviso de Aeronomia - DAE/CEA/INPE - MCTI

Instituto Nacional de Pesquisas EspaciaisINPEMCTI

Co-Orientador:

Dr. Nelson Jorge SchuchCentro Regional Sul de Pesquisas Espaciais - CRS/CCR/INPEMCTI

Colaboradores:

Dr. Jean Pierre RaulinCentro de Rdio Astronomia e Astrofsica MackenzieCRAAM,So Paulo - Brasil.

Dr. Kazuo MakitaUniversity of Takushoku, Tokyo - Japo

Cludio Machado PauloAcadmico do Curso de FsicaLicenciatura Plena da UFSMCentro de Cincias Naturais e ExatasCCNE/UFSMUniversidade Federal de Santa MariaUFSM


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Juliano MoroDoutorando em Geofsica EspacialInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE/MCTI

So Jos dos Campos, SP.

Pietro Fernando MoroAluno do Ensino mdioEscola Estadual Prof. Margarida Lopes.Santa Maria, RS.

Locais de Trabalho/Execuo do Projeto:

Laboratrio de Sondagem Ionosfrica e Atmosfera Neutra Terrestre -

LSIANT/CRS/CCR/INPEMCTI

Observatrio Espacial do Sul - OES/CRS/CCR/INPEMCTI

Trabalho desenvolvido no mbito da Parceria e Convnio: INPE/MCTI UFSM,

atravs do Laboratrio de Cincias Espaciais de Santa MariaLACESM/CTUFSM.


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CONTINUIDADE DAS ATIVIDADES TCNICAS CIENTFICASDESENVOLVIDAS NO PROJETO PELO BOSISTA

Lucas Camponogara Viera


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EstudanteLucas Camponogara Viera

Link paraCurrculo Lattes

Dados gerais

Indicadores de produo C, T & A

Dados gerais

Identificao do estudante

Nome: Lucas Camponogara Viera

Nvel de treinamento: Graduao

Currculo Lattes: 16/11/2011 12:11

E-mail:

Homepage: http://www.inpe.br

Grupos de pesquisa que atuaClima Espacial, Interaes Sol -Terra, Magnetosferas, Geoespao, Geomagnetismo: Nanosatlites-INPE (estudante)

Linhas de pesquisa que atuaAERONOMIA - IONOSFERAS x AEROLUMINESC NCIA

MAGNETOSFERAS x GEOMAGNETISMO

MEIO INTERPLANET RIO - CLIMA ESPACIAL

Orientadores participantes de grupos de pesquisa na instituioPolinaya Muralikrishna

Indicadores de produo C, T & A dos anos de 2009 a 2012Tipo de produo 2009 2010 2011 2012

Produo bibliogrfica 0 0 2 0Produo tcnica 0 0 3 0Orientao concluda 0 0 0 0Produo artstica/cultural e demais trabalhos 0 0 0 0
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Linha de PesquisaMAGNETOSFERAS x GEOMAGNETISMO

Linha de pesquisa

MAGNETOSFERAS x GEOMAGNETISMO

Nome do grupo:Clima Espacial, Interaes Sol -Terra, Magnetosferas, Geoespao, Geomagnetismo:NanosatlitesPalavras-chave:Anomalia Magntica do Atlntico Sul - AMAS; Desenvolvimento de Instrumentao

Espacial; Eletricidade Atmosfrica - Descargas Eltricas; Fsica Magnetosferas, Fsica Solar e Heliosfrica;Geomagnetismo; Magnetmetros;Pesquisadores:

Alexandre Alvares PimentaAlisson Dal Lago

Cassio Espindola AntunesClezio Marcos De NardinEduardo Escobar BrgerGelson Lauro Dal' FornoLilian Piecha MoorLucas Lopes CostaMangalathayil Ali AbduNalin Babulal TrivediNivaor Rodolfo RigozoPawel RozenfeldSeverino Luiz Guimaraes DutraTardelli Ronan Coelho Stekel

Estudantes:Claudio Machado PauloDimas Irion Alves

Edson Rodrigo ThomasJos Paulo MarcheziJuliano Rafael AndradeLeonardo Zavareze da CostaLucas Camponogara VieraLucas Lourencena Caldas FrankePietro Fernando MoroRoger Hatwig de LimaRubens Zolar Gehlen BohrerTlis Piovesan

rvore do conhecimento:Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Geofsica; Geofsica Aplicada;Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Geofisica Espacial;Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Instrumentao Cientfica;

Setores de aplicao:Produtos e Servios Voltados Para A Defesa e Proteo do Meio Ambiente, Incluindo ODesenvolvimento Sustentado

Objetivo:Pesquisas: acoplamento da Heliosfera, Meio Interplanetrio e Magnetosferas Planetrias, com dados desondas espaciais e nas magnetosferas; modelos fsicos/estatsticos; variao secular do Campo Total-F,22883 nT no OES, na razo -28 nT/ano; deslocamento para oeste da AMAS observado desde 1985, viaCooperao: UFSM-ON-INPE com o SERC/KU-Japo; pulsaes contnuas e/ou impulsivas observadas nacomponente H amplificadas pela precipitao na regio da AMAS. Vice-Lder: Nalin Babulau Trivedi.
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Linha de PesquisaAERONOMIA - IONOSFERAS x AEROLUMINESCNCIA

Linha de pesquisa

AERONOMIA - IONOSFERAS x AEROLUMINESCNCIA

Nome do grupo:Clima Espacial, Interaes Sol -Terra, Magnetosferas, Geoespao, Geomagnetismo:NanosatlitesPalavras-chave:Aeronomia/Aeroluminescncia-Fotmetros/Imageadores; Anomalia Magntica do Atlntico

Sul - AMAS; Eletrojato Equatorial; Interaes Sol - Terra; Ionosfera - Digissonda - Radares; Mesosfera -Radares - Rastros Metericos;Pesquisadores:

Alexandre Alvares PimentaAndrei Piccinini Legg

Barclay Robert ClemeshaClezio Marcos De NardinCristiano Sarzi MachadoDelano GobbiEurico Rodrigues de PaulaFernanda de So Sabbas TavaresGelson Lauro Dal' FornoHisao TakahashiJean Pierre RaulinLilian Piecha MoorMangalathayil Ali AbduMarco Ivan Rodrigues SampaioNelson Jorge SchuchNivaor Rodolfo RigozoPolinaya MuralikrishnaRenato Machado

Estudantes:Cssio Rodinei dos SantosClaudio Machado PauloDimas Irion AlvesEdson Rodrigo ThomasEduardo Weide LuizFelipe Cipriani LuzziLeonardo Zavareze da CostaLucas Camponogara VieraMagdiel SchmitzMichel Baptistella StefanelloPietro Fernando MoroWilliam Ismael Schmitz

rvore do conhecimento:Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Aeronomia;Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Interaes Sol - Terra;Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Geofsica Espacial;

Setores de aplicao:Aeronutica e Espao

Objetivo:Aeronomia dos fenmenos fsicos, qumicos, dinmica eletricidade da Atmosfera e seus(TLEs), observandocom radares, GPS, imageadores, fotmetros e aeroluminescncia (ventos) das ondas atmosfricas:planetrias, de gravidade e mars; Pesquisas com radares e digissonda da dinmica da Troposfera,Estratosfera, Ionosfera e Alta Atmosfera, investigando o acoplamento vertical e transporte de energia doSistema Atmosfera-Ionosfera na Regio Sul Brasileira. Vice-Lder: Marcelo Barcellos da Rosa.
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Linha de PesquisaMEIO INTERPLANETRIO - CLIMA ESPACIAL

Linha de pesquisaMEIO INTERPLANETRIO - CLIMA ESPACIAL

Nome do grupo:Clima Espacial, Interaes Sol -Terra, Magnetosferas, Geoespao, Geomagnetismo:NanosatlitesPalavras-chave: Campo Magntico Interplanetrio; Muons; Raios Csmicos; Tempestade Geomagntica;

Pesquisadores:Adriano PetryAlexandre Alvares PimentaAlicia Luisa Cla de GonzalezAlisson Dal LagoAndrei Piccinini LeggCarlos Roberto Braga

Cassio Espindola AntunesEduardo Escobar BrgerEzequiel EcherJean Pierre RaulinJuliano MoroLilian Piecha MoorLucas Lopes CostaLucas Ramos VieiraNelson Jorge SchuchNivaor Rodolfo RigozoRajaram Purushottam KaneRenato MachadoSeverino Luiz Guimaraes DutraTardelli Ronan Coelho StekelWalter Demetrio Gonzalez Alarcon

Estudantes:Bruno Knevitz HammerschmittClaudio Machado PauloDimas Irion AlvesJos Paulo MarcheziJuliano Rafael AndradeLeonardo Zavareze da CostaLucas Camponogara VieraMagdiel SchmitzMauricio Rosa de SouzaMichel Baptistella StefanelloPietro Fernando MoroRoger Hatwig de LimaTlis Piovesan

William Ismael Schmitzrvore do conhecimento:

Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Geofsica Espacial;Cincias Exatas e da Terra; Astronomia; Astrofsica do Sistema Solar;Cincias Exatas e da Terra; Geocincias; Instrumentao Cientfica;

Setores de aplicao:Aeronutica e Espao

Objetivo:Pesquisar e prover em tempo real com o Telescpio Multidirecional de Raios Csmicos-Muons, 2x(4mx7m),>50GeV, no Observatrio Espacial do Sul, o monitoramento de muons e fenmenos das interaes Sol-Terra,a previso no Geoespao de eventos solares e distrbios geofsicos, graves efeitos das tempestades esubtempestades geomagnticas sobre dispositivos e sistemas tecnolgicos afetando equipes de trabalho eequipamentos na superfcie da Terra e no Espao. Vice-Lder: Alisson Dal Lago.
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AGRADECIMENTOS

O bolsista agradece a todos os funcionrios do CRS/CCR/INPE MCTI pela

gentileza e pela infra-estrutura disponibilizada.

Ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciao Cientfica PIBIC/INPE-

CNPq/MCTI e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico -

CNPq, assim como ao Coordenador do Programa PIBIC/INPE CNPq/MCTI, pela

oportunidade na continuao do projeto cientifico ao longo deste ano.

Ao Orientador do Projeto, Dr. Polinaya Muralikrishna, Pesquisador do

DAE/CEA/INPE-MCTI e ao seu Co-Orientador Dr. Nelson Jorge Schuch, Pesquisador

do Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais CRS/CCR/INPE MCTI, pela

confiana depositada, orientao pessoal, acadmica e profissional que o ajudaram de

forma significativa para a evoluo no ambiente de pesquisa e no meio social.

Aos colegas de Laboratrio, Cludio Machado Paulo e Pietro Fernando Moro e

ao doutorando em Geofsica Espacial no INPE/MCTI, Juliano Moro, que contriburam

em projetos de pesquisa apresentados em congressos nacionais.

Ao World Data Center (WDC) for Geomagnetism de Kyoto, Space Weather

Prediction Center (SWPC), National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA),

Space Physics Interactive Data Resource (SPIDR), National Geophysical Data Center

(NGDC), Marshall Space Flight Center's (MSFC) e National Aeronautics and Space

Administration (NASA)pela disponibilizao dos dados geomagnticos e solares.


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RESUMO

O presente relatrio apresenta as atividades realizadas pelo aluno LucasCamponogara Viera referente ao Projeto ESTUDOS DO PLASMA

IONOSFRICO NA REGIO DA ANOMALIA GEOMAGNTICA DO

ATLNTICO SUL (Processo n 114397/2011-2) com vigncia de Julho de

2011 a Julho de 2012. O projeto tem dois objetivos especficos. O primeiro

objetivo estudar as interaes Sol-Terra, a precipitao de partculas na

Anomalia Magntica da Amrica do Sul (AMAS) e sua dinmica em funo da

atividade geomagntica atravs de dados coletados por rimetros da redeSARINET (South American Riometer Network). O segundo objetivo realizar o

monitoramento da atividade solar utilizando dados da rede de receptores

SAVNET (South American VLF Network), que utiliza as propriedades de rdio

propagao de ondas eletromagnticas na faixa VLF (Very Low Frequency: 3 - 30

kHz). O estudo, desenvolvimento da pesquisa, reduo, anlise e interpretao de

dados foram realizadas no Laboratrio de Sondagem Ionosfrica e Atmosfera

Neutra Terrestre LSIANT do Centro Regional Sul de Pesquisas Espaciais CRS/CCR/INPEMCTI, em Santa Maria, RS.


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SUMRIO

CONTINUIDADE DAS ATIVIDADES TCNICAS CIENTFICAS DESENVOLVIDAS NOPROJETO PELO BOSISTA LUCAS CAMPONOGARA VIERA ..................................................... 05

INTRODUO ............................................................. ........................................................... ................ 14

CAPTULO 1 ....................................................... ........................................................... .......................... 16

ATIVIDADE SOLAR................................................................................................................................. 161.1 - Ciclo Solar ................................................................ ........................................................... ..... 161.2 -Exploses Solares .............................................................................................. ........................ 171.3 -Ejees Coronal de Massa ...................................... ............................................................. ..... 18

CAPTULO 2 ....................................................... ........................................................... .......................... 20

NDICES GEOMAGNTICOS...................................................................................................................... 20

2.1 - ndice DST ................................................................ ........................................................... ..... 202.2 - ndice KP ....................................................... ........................................................... ................ 212.3 - ndice AP ........................................................................... ....................................................... 22

CAPTULO 3 ....................................................... ........................................................... .......................... 24

REDE SAVNET ........................................................... ........................................................... ................ 243.1 - Rede SAVNET ........................................................... ........................................................... ..... 243.2 - Estao Receptora de VLF ............................................................................. .......................... 25

CAPTULO 4 ....................................................... ........................................................... .......................... 28

REDE SARINET .......................................................... ........................................................... ................ 284.1 - Rede SARINET .......................................................... ........................................................... ..... 284.2 - Rimetros ....................................................... ........................................................... ................ 29

4.3 - Rimetro Imageador .......................................................... ....................................................... 324.4 - Resultados................................................................................................................................. 33

CAPTULO 5 ....................................................... ........................................................... .......................... 35

ATIVIDADESDESENVOLVIDASDURANTEAVIGNCIADABOLSA ..................................... 35

CAPTULO 6 ....................................................... ........................................................... .......................... 37

CONCLUSO ............................................................ ........................................................... ................ 37

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................................................................................... ..... 38


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Centro Regional Sul de Pesquisas EspaciaisCRS/CCR/INPEMCT 13Relatrio Final de Atividades

LISTA DE FIGURAS E TABELAS

FIGURA 1.1 NMERO DE MANCHAS SOLARES DO CICLO SOLAR 23 E PREVISO DO

NMERO DE MANCHAS SOLARES PARA O CICLO SOLAR 24 ........................................... ..... 15FIGURA 1.2VISODETALHADA DE UM GRUPO DE MANCHAS SOLARES ....................... 16

FIGURA 1.3IMAGEM DE RAIOS-X DA CORONA SOLAR PELO SATLITE YOHKOH .... 18

FIGURA 1.4 EJEO DE MASSA CORONAL VISTA PELO CORONGRAFO LASCOABORDO DA NAVE ESPACIAL SOHO ........................................................ ...................................... 19

FIGURA 2.1NDICE DST PARA O MS DE ABRIL, 2006 ........................................... ................ 20

TABELA 2.1CLASSIFICAO DAS TEMPESTADES MAGNTICAS ..................................... 21

FIGURA 2.2 NDICE KP, PERODO DE DISTRBIO MAGNTICO DURANTE 14 A 15 DEABRIL ........................................................... ................................................................. ........................... 21

TABELA 2.2RELAO DA ATIVIDADE MAGNTICA COM O NDICE KP......................... 22

FIGURA 2.3NDICE AP PARA O PERODO DE 14 A 15 DE ABRIL, 2006 ................................ 22

TABELA 2.3NVEIS KP PARA O NDICE AP ................................................................ ................ 23

FIGURA 3.1 - LOCALIZAO DAS ESTAES RECEPTORAS (VERMELHO) ETRANSMISSORAS (AMARELO) DA REDE SAVNET .......... ........................................................... 25

FIGURA 3.2 ESQUEMA SIMPLIFICADO DOS COMPONENTES DE UMA ESTAORECEPTORA DE VLF DA REDE SAVNET ............................................................. ........................... 25

FIGURA 3.3 ANTENAS LOOP E ANTENA VERTICAL INSTALADAS NOOBSERVATRIO ESPACIAL DO SUL, OES/CRS/CCR/INPEMCTI. ........................................ 26

FIGURA 3.4 INTERFACE DO PROGRAMA SOFTPAL UTILIZADO NA ESTAORECEPTORA INSTALADA NO OBSERVATRIO ESPACIAL DO SUL, OES/ CRS/CCR/INPEMCTI. ......................................................... ................................................................. ........................... 27

FIGURA 4.1REDE SARINET, EM DESTAQUE OS STIOS DE COLETAS DE DADOS ......... 29

FIGURA 4.2DIAGRAMA DE BLOCOS SIMPLIFICADO DE UM RIMETRO ....................... 30

FIGURA 4.3 QDC EM VERMELHO E INTENSIDADE DO RUDO CSMICO EM AZUL,COM DADOS DO OBSERVATRIO ESPACIAL DE CONCEPCIN - CHILE, PARA O DIA 14DE ABRIL DE 2006 ..................................................................... ............................................................ 31

FIGURA 4.4 FOTOGRAFIA DAS ANTENAS DO RIMETRO IMAGEADOR NOOBSERVATRIO ESPACIAL DO SUL, SO MARTINHO DA SERRA, RS. ................................ 32

FIGURA 4.5 IMAGENS DO CNA, 330X330KM EM 100 KM DE ALTITUDE, RESOLUOESPACIAL DE 10 KM2 OBTIDAS ATRAVS DE DADOS DO RIMETRO IMAGEADOR

OPERACIONAL NO OBSERVATRIO ESPACIAL DE CONCEPCIN - CHILE, PARA O DIA14 DE ABRIL DE 2006 ............................................................................................................................ 33


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INTRODUO

O objetivo cientfico geral do projeto de pesquisa estudar a variao da absoro

ionosfrica de ondas de rdio de origem csmica na faixa de 38,2 MHz com o

equipamento rimetro imageador instalado nos stios de coleta da rede SARINET, com

base nisto, o aluno desenvolveu uma anlise com os dados de rimetro do Observatrio

Espacial de Concepcin, Chile, para o ms de abril de 2006 e obteve resultados de

absoro ionosfrica e intensidade de rudo csmico galctico.

Com base nos objetivos cientficos apresentados, e nos tpicos apresentados no

relatrio anterior, em continuidade o presente Relatrio foi estruturado da seguinte

forma:

O Captulo 1 apresenta uma reviso terica sobre a atividade solar, ciclo

solar, exploses solares e Ejees Coronal de Massa.

O Captulo 2 refere-se aos ndices geomagnticos.

O Captulo 3 refere-se rede SAVNET, apresentando o projeto, os

equipamentos envolvidos no sistema.

O Captulo 4 refere-se rede SARINET, apresentando o projeto, os

equipamentos envolvidos no sistema e mtodos de anlise de dados.

No Captulo 5 realizado um resumo das atividades desenvolvidas pelo

bolsista durante o perodo de vigncia da bolsa.

Por fim, no Captulo 6 apresentada a concluso do relatrio referente s

atividades desenvolvidas.


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CAPTULO 1

ATIVIDADE SOLAR

1.1Ciclo Solar

O ciclo solar o ciclo que mostra a atividade do Sol em intervalos de

aproximadamente 11 anos, sendo caracterizado por variaes no nmero de manchas

solares. As manchas solares so regies do Sol com temperatura e presso reduzidas e

com elevado campo magntico. No perodo de mximo solar a atividade solar alta e h

ocorrncias de maior nmero de manchas solares. No perodo de mnimo solar,

caracterizado por menor nmero de manchas solares, a atividade solar mais baixa.

Aps o perodo de mnimo solar, um novo ciclo se inicia. A Figura 1.1 mostra o ciclo de

manchas solares de 1995 at 2011 e uma extrapolao do nmero de manchas solares

at o ano de 2020.

Figura 1.1Nmero de manchas solares do ciclo solar 23 e previso do nmero de

manchas solares para o Ciclo Solar 24.Fonte:The Solar Physics Branch of Marshall Space Flight Center (2012).


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As manchas solares foram descritas pela primeira vez por Teofrasto, por volta do

ano 325 a.C. (SCHAER, 1999). Elas so regies com temperatura mais baixa e por isso

apresentam-se mais escuras do que o restante da superfcie do Sol. As manchas solares

so constitudas de duas partes: a umbra, que a parte central mais escura, com

temperatura em torno de 3800K, e a penumbra que a regio mais clara e com estrutura

radial em torno da umbra. As manchas solares tendem a se formar em grupos, e esto

associadas a intensos campos magnticos no Sol (OLIVEIRA FILHO ESARAIVA,

2000). Uma mancha solar grande pode cobrir uma rea de cerca de 700 vezes a rea

superficial do planeta Terra, tendo ~20x1016 m de dimetro (ECHER et al.,2003). A

Figura 1.2 mostra uma imagem da superfcie do Sol onde se pode notar um grupo de

manchas que aparecem como regies mais escuras.

Figura 1.2Viso detalhada de um grupo de manchas solares.

Fonte:Oliveira Filho e Saraiva (2000).

O numero de manchas solares (R) pode ser calculado a partir do ndice de Wolf, que

dado pela Equao 1.1(DAVIES, 1990):

(1.1)

Na Equao 1.1 g o nmero de grupos demanchas e s o nmero de manchas

observadas individualmente. O fator k um fator de correo que usado para

possibilitar a comparao de resultados obtidos por diferentes observadores em locais


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distintos e com diferentes equipamentos. No entanto, a diviso do nmero de grupos de

manchas (g) e manchas isoladas(s) pode ser arbitrria. s vezes tambm difcil

afirmar se um grande complexo de manchas deve ser contado como um ou dois grupos

(DAVIES, 1990). Assim, o nmero de manchas (R) definido pela Equao 1.1 pode no

ser coerente com a realidade, devido ao grau de arbitrariedade, pois o mesmo depende

do observador e das caractersticas do equipamento utilizado. O nmero de manchas

solares pode ser avaliado diariamente e como mdia mensal e anual. O ndice mais

utilizado que representa o nmero de manchas solares o calculado a partir de uma

suavizao de um ms especifico e conhecido por R12. Detalhes sobre esse ndice

podem ser encontrados em Davies (1990). Vale salientar que, de 1700 at 1750 as

mdias dos nmeros de manchas so anuais, ao passo que de 1750 at os dias atuais a

contagem do nmero de manchas dada pela mdia mensal. Normalmente, tambm

existe uma periodicidade de aproximadamente 27 dias associadas com a rotao solar

(DAVIES, 1990). Os ciclos solares so normalmente assimtricos (LEICK, 1995). A

durao da transio do perodo mnimo para o mximo menor do que a durao do

mximo para o mnimo. Normalmente, a durao do perodo mnimo para o mximo

de 3 a 4anos, e do perodo de declnio de 7 a 8 anos (KOMJATHY, 1997).

1.2Exploses Solares

As exploses solares ocorrem em regies ativas do Sol, como mostra a Figura 1.3, onde

se encontram manchas solares (McNAMARA, 1991). Vale salientar que a predio de

qual regio ativa gerar intensas exploses solares que afetaro a ionosfera ainda no

exato (McNAMARA, 1991). A durao de uma exploso solar pode durar de 3 minutos

at vrias horas, sendo o tempo mdio de aproximadamente 30 minutos (DAVIES,

1990). Durante as exploses solares um primeiro fenmeno que ocorre o aumento da

radiao solar eletromagntica na faixa do comprimento de onda dos raios-X

(McNAMARA, 1991).


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Figura 1.4Ejeo de Massa Coronal vista pelo corongrafo LASCO abordo da naveespacial SOHO.

Fonte: Handbook of the Solar-Terrestrial Environment (Yohsuke Kamide Abraham C.-L. Chian) (Eds.)


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CAPTULO 2

NDICES GEOMAGNTICOS

2.1ndice Dst

O ndice Dst (Disturbance Storm-Time) uma medida da atividade geomagntica

utilizada para avaliar a intensidade de tempestades geomagnticas. Ele tambm pode ser

definido como uma medida simtrica da corrente de anel, e obtido em unidades de

nano Tesla (nT), como mostra a Figura 2.1 para o ms de Abril de 2006.

Figura 2.1ndice Dst para o ms de Abril, 2006.

O ndice Dst mede o desenvolvimento temporal,com resoluo de uma hora, e a

intensidade de tempestades geomagnticas e da corrente de anel. Este ndice baseado

no valor mdio da componente horizontal do campo magntico terrestre medido por

magnetmetros instalados em observatrios geomagnticos localizados em latitudes

prximas ao equador.

As tempestades magnticas podem ser classificadas de acordo com sua intensidade,

pelo valor fornecido pelo ndice Dst, como mostra a Tabela 2.1.


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TABELA 2.1Classificao das Tempestades Magnticas.

Intensidade da Tempestade Muito Intensa Intensa

Moderada Fraca

Fonte: Gonzales et al. ,1994.

2.2ndice Kp

O ndice Kp medido em nano Tesla (nT) a mdia padronizada do ndice K para 13

observatrios, onde K um ndice quase logartmico de uma srie de trs horas de

atividade geomagntica, variando de 0 a 9 e mede o desvio da componente horizontal

mais perturbada do campo geomagntico. Um exemplo da variao do ndice Kp

durante os dias 13 e 16 de abril de 2006 mostrado na Figura 2.2.

O ndice Kp possui uma escala de 28 nveis, com um subintervalo de trs partes,

variando de zero a nove (veja a Tabela 2.2).

Figura 2.2ndice Kp, perodo de distrbio magntico durante 14 a 15 de Abril de2006.


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TABELA 2.2Relao da atividade magntica com o ndice Kp.

Comportamento KpMuito calmo

Calmo Normal

Perturbado Muito perturbado

Fonte:Wrenn et al., 1987.

2.3ndice Ap

O ndice planetrio Ap mede a intensidade geomagntica em uma escala linear. Ele

derivado do ndice Kp (Tabela 2.3). Assim como o ndice Kp ele possui um perodo

de atualizao de 3 horas. Um exemplo da variao do ndice Ap durante os dias 14 e 15

de abril de 2006 mostrado na Figura 2.3.

Figura 2.3ndice Ap para o perodo de 14 a 15 de Abril, 2006.


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TABELA 2.3Nveis Kp para o ndice Ap.

Kp 0o 0+ 1- 1o 1+ 2- 2o 2+ 3- 3o 3+ 4- 4o 4+

ap 0 2 3 4 5 6 7 9 12 15 18 22 27 32Kp 5- 5o 5+ 6- 6o 6+ 7- 7o 7+ 8- 8 8+ 9- 9oap 39 48 56 67 80 94 111 132 154 179 207 236 300 400

Fonte: Prestes, 2002.


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CAPTULO 3

REDE SAVNET

3.1Rede SAVNET

O Projeto SAVNET (South America VLF Network) consiste em uma rede de

estaes de radio receptoras e transmissoras de ondas eletromagnticas na faixa de VLF

(Very Low Frequency: 3 - 30 kHz). A propagao das ondas de VLF utilizada para o

monitoramento da atividade solar em longo prazo e para o estudo dos seus efeitos na

grande regio da Anomalia Magntica da Amrica do Sul (AMAS). Estas ondas so

emitidas de forma modulada pelos transmissores MSK (Minimum Shift Keying).

Estudos cientficos utilizando a propagao de ondas de baixa freqncia mostraram

que essa tcnica uma ferramenta potente para o estudo da regio D diurna e regio E

noturna da ionosfera, pois para distncias longas entre um transmissor e um receptor, a

base da ionosfera juntamente com a superfcie terrestre atua como a parede superior e

inferior de um guia de onda esfrico. Devido a isso,quando acontece uma perturbao

que resulta em um aumento ou uma diminuio da ionizao na regio D, diurna, ou

regio E, noturna, acontecem alteraes ntidas que so observadas nas caractersticas

das ondas de VLF, como na alterao da variao da velocidade de fase e amplitude

(Moro, 2008).

Atualmente a rede SAVNET composta por sete estaes receptoras e quatro

transmissoras, como mostra a Figura 3.1.


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Figura 3.1Localizao das estaes receptoras (vermelho) e transmissoras (amarelo)da rede SAVNET.

Fonte: Dr. Jean-Pierre Raulin, comunicao pessoal.

3.2Estao Receptora de VLF

O sistema estao receptora em VLF da Rede SAVNET composto basicamente de

um conjunto de antenas, um pr-amplificador, uma antena GPS e um computador, como

mostra a Figura 3.2.

Figura 3.2Esquema simplificado dos componentes de uma estao receptora de VLFda Rede SAVNET.

Fonte: Dr. Jean-Pierre Raulin, comunicao pessoal.


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O sistema de antenas que compem a estao receptora da rede SAVNET formado

por duas antenas Loop uma posicionada perpendicularmente a outra, e uma antena

vertical, veja a Figura 3.3.

Figura 3.3Antenas Loop e antena vertical instaladas no Observatrio Espacial doSul, OES/CRS/CCR/INPEMCTI.

As observaes consistem em quatro sinais detectados, das trs antenas e da antenaGPS, que so digitalizados atravs de uma placa de som (Delta 44) e tratados no

computador por um programa SoftPal (veja a interface do programa SoftPal na Figura

3.4). Este programa foi ajustado para atender os objetivos tcnicos e cientficos

estudados no projeto que so monitorar a variao da velocidade de fase e amplitude das

ondas de VLF detectadas pela estao de receptora.


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Figura 3.4Interface do programa SoftPal utilizado na estao receptora instaladano Observatrio Espacial do Sul, OES/CRS/CCR/INPEMCTI.


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CAPTULO 4

REDE SARINET

4. 1Rede SARINET

O Projeto SARINET (South American Riometer Network)tem como objetivo

cientfico estudar as interaes Sol-Terra, fazer a pesquisada precipitao de partculas

na regio da AMAS em funo de sua atividade geomagntica e determinar a estrutura

espacial e dinmica da regio, monitorando a variao de absoro e o movimento do

plasma ionosfrico nesta regio.

Devido a AMAS apresentar a menor intensidade do campo magntico terrestre,

pode ocorrer durante tempestades geomagnticas um aumento da precipitao de

partculas energticas que contribuem na ionizao da ionosfera localizada na AMAS.

Durante o perodo de mximo solar, no qual ocorre um aumento de Ejees Coronais de

Massa, h maiores ocorrncias de tempestades e sub-tempestades magnticas levando a

uma maior precipitao das partculas energticas (Moro, 2008). A completa instalao

da rede de rimetros imageadores e de 1 canal permitir o estudo destes fenmenos com

maior resoluo e detalhamento.

O Brasil participa da rede SARINET (veja Figura 4.1) no mbito da cooperao

internacional entre Japo, Chile e Argentina, tendo como Principal Investigador e

Coordenador Internacional o Prof. Dr. Kazuo Makita, da University of Takushoku,

TokyoJapo.

O Observatrio Espacial do SulOES/CRS/CCR/INPEMCTI, em So Martinho

da Serra, RS, conta atualmente com trs rimetros, um do tipo imageador e dois do tipo

convencional.


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Figura 4.1 - Rede SARINET, em destaque os stios de coletas de dados.Fonte: Moro (2011).

4.2Rimetros

O rimetro (do ingls Riometer: Radio Ionosphere Opacity Meter, ou seja, medida da

opacidade relativa da ionosfera), trata-se de um rdio receptor muito sensvel que

registra a intensidade do rudo csmico incidente sobre a superfcie terrestre atravs de

uma antena direcional na faixa de frequncias de 20 a 50 MHz e investigam

principalmente a absoro na baixa ionosfera (regies D e E) situada na faixa dos 80 km

a 130 km. A Figura 4.2 mostra o diagrama de blocos de um rimetro imageador.


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Figura 4.3. Esta curva tomada como padro para comparao com os dados de dias

geomagneticamente perturbados nas quais h atenuao da intensidade do rudo

csmico captado pelo rimetro, representada em azul nos grficos da Figura 4.3.

Figura 4.3QDC em vermelho e intensidade do rudo csmico em azul, com dados do

Observatrio Espacial de Concepcin - Chile, para o dia 14 de Abril de 2006.

O CNA dado pela razo entre o sinal recebido sem absoro (Ir) e o atual sinal

recebido (Iq) para a mesma hora sideral. Normalmente a intensidade do rudo csmico

dada em decibis e calculada atravs da Equao 4.1:


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4.3Rimetro Imageador

O rimetro imageador, instalado no Observatrio Espacial Sul

(OES/CRS/CCR/INPEMCTI, 29,4S, 53,8O, 480 m de altitude, em So Martinho da

Serra, RS), um equipamento capaz de captar o movimento espacial da absoro

ionosfrica do rudo csmico, atravs do conjunto de 16 antenas do tipo dipolo,

distribudas na forma de uma matriz 4x4, como mostra a Figura 4.4. As antenas se

distanciam em meio comprimento de onda (~3,93 m) e com altura de um quarto do

comprimento de onda (~1.96 m). O equipamento produz 16 feixes que varrem a

ionosfera local com um campo de viso de aproximadamente 330 km2, com uma

altitude de 100 km, captando sinais na faixa de 38,2 MHz, tanto na direo norte-sul,

quanto na direo leste-oeste. Com os dados coletados com o rimetro imageador

possvel gerar imagens da absoro do rudo csmico, como mostra a Figura 4.5.

Figura 4.4Fotografia das antenas do rimetro imageador no Observatrio Espacial doSul, So Martinho da Serra, RS.


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Figura 4.5Imagens do CNA, 330x330km em 100 km de altitude, resoluo espacial de10 km2obtidas atravs de dados do rimetro imageador operacional no Observatrio

Espacial de Concepcin - Chile, para o dia 14 de Abril de 2006.

4.4Resultados

A causa da maior absoro ionosfrica e menor intensidade do sinal do rudo

csmico, recebido pelas antenas, pode ser detectada fazendo-se uma anlise nos ndices

geomagnticos e no fluxo de Raios-X na possvel deteco de tempestadesgeomagnticas e exploses solares.

Como exemplo de anlise apresentado a tempestade geomagntica do dia 14 de

Abril de 2006.

Tempestades geomagnticas como a do dia 14 de Abril de 2006 podem ser

observadas, realizando uma anlise dos ndices geomagnticos Dst, Kp e Ap. Elas

apresentam o ndice Dst


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se pode notar um grupo de manchas que aparecem como regies mais escuras. Por fim,

o ndice Ap foi > 30 s 10:00 UT,como mostra a Figura 2.3. A partir de comparaes

entre a curva em vermelho, QDC, com a curva em azul, intensidade do rudo csmico

registrada como mostra a Figura 4.3, notvel uma menor intensidade do sinal do rudo

csmico registrado, no perodo das 10:00 UT, o que caracteriza uma maior densidade

ionosfrica local e consequentemente uma maior absoro do rudo csmico como

mostra a Figura 4.5, causada pela tempestade geomagntica, o que confirma os eventos

espaciais identificados pelos ndices geomagnticos.

Os eventos originados pela injeo de partculas energticas de origem solar ou pelo

aumento do fluxo de raios X possuem uma assinatura caracterizada como, uma sbita

queda na amplitude do sinal registrado no rimetro e no ndice geomagntico Dst.


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CAPTULO 5

ATIVIDADES DESENVOLVIDAS DURANTE A VIGNCIA DA BOLSA

A vigncia da bolsa de Iniciao Cientfica PIBIC/CNPq INPE iniciou em

Julho/2011. Inicialmente o bolsista realizou uma reviso bibliogrfica a partir de

artigos, dissertaes e teses sobre a ionosfera, o campo magntico terrestre, a AMAS e

assuntos relacionados instrumentao utilizada no projeto.

Atualmente o Bolsista um dos responsveis pela pesquisa, anlise, reduo e

coleta de dados do rimetro imageador, alm da manuteno peridica do equipamento

no Observatrio Espacial do Sul (OES), bem como pela disponibilizao dos dados na

internet. O bolsista teve contato com o pesquisador Dr. Kazuo Makita que um dos

principais investigadores das pesquisas com rimetros, junto ao Observatrio Espacial

do Sul OES e no Cone Sul da Amrica do Sul, no Chile, em Concepcin e Punta

Arenas. Este contato foi de grande importncia para o bolsista que ampliou seus

conhecimentos sobre o funcionamento da instrumentao e das rotinas de pesquisa

atravs do software MatLab. A partir da reduo dos dados, o bolsista est

desenvolvendo estudos da evoluo temporal da absoro ionosfrica na regio da

AMAS. Durante a vigncia da bolsa, o bolsista publicou um resumo expandido com

apresentao de pster, 2 resumos para seminrio com apresentao de trabalho e

participou de um congresso internacional, sendo eles:

VIERA, L. C. ; SCHUCH, N. J. ; MURALIKRISHNA, P. ; PAULO, C. M. ;

ALVES, D. I. ; MORO, P. F. . ANALISE DE DADOS DE RIMETRO SOBRE A

REGIO DA ANOMALIA MAGNTICA DO ATLNTICO SUL AMAS,

DURANTE ABRIL DE 2006, PERODO MAGNETICAMENTE PERTURBADO.

In: 26 Jornada Acadmica Integrada, 2011, Santa Maria, 2011, Santa Maria.

ANALISE DE DADOS DE RIMETRO SOBRE A REGIO DA ANOMALIA

MAGNTICA DO ATLNTICO SUL AMAS, DURANTE ABRIL DE 2006,

PERODO MAGNETICAMENTE PERTURBADO, 2011.


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VIERA, L. C. ; SCHUCH, N. J. ; MURALIKRISHNA, P. ; PAULO, C. M. ;

ALVES, D. I. ; MORO, P. F. . ANALISE DE DADOS DE RIMETRO SOBRE A

REGIO DA ANOMALIA MAGNTICA DO ATLNTICO SUL AMAS,

DURANTE ABRIL DE 2006, PERODO MAGNETICAMENTE

PERTURBADO..2011. (Apresentao de Trabalho/Seminrio).

SECOND LOW-LATITUDE IONOSPHERIC SENSOR NETWORK

WORKSHOP. 2011. (CONGRESSO).

APRESENTAO DE POSTER / PAINEL NO (A) 2 MOSTRA

INTEGRADA DE PROFISSES, TECNOLOGIAS, CULTURA E SERVIOS

UFSM, 2012. (OUTRA). LABORATRIO DE SONDAGEM IONOSFRICA E

ATMOSFERA NEUTRA TERRESTRE.

VIERA, L. C., MURALIKRISHNA, P., SCHUCH, N. J.ESTUDOS DO

PLASMA IONOSFRICO NA REGIO DA ANOMALIA GEOMAGNTICA

DO ATLNTICO SULAMAS In: SEMINRIO DE INICIAO CIENTFICA

DO INPE - SICINPE, 2012, Santa Maria.SEMINRIO DE INICIAO

CIENTFICA DO INPE - SICINPE. , 2012. reas do conhecimento: Geofsica,

Geofsica Aplicada Refernci as adicionais:Brasil /Portugus. Meio de divul gao:

Meio digital


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CAPTULO 6

CONCLUSO

Durante o perodo de Julho de 2011 at Julho 2012 o aluno desenvolveu muitas

habilidades, principalmente aquelas voltadas para a pesquisa, para trabalhos em grupo e

individuais. Muitos conhecimentos de grande valia foram adquiridos na reviso

bibliogrfica, principalmente porque estas atividades no so ministradas nas disciplinas

do Curso de Fsica Bacharelado do Centro de Cincias Naturais e Exatas - UFSM.

De forma geral, o projeto de pesquisa permitiu um acesso direto do aluno com asreas das cincias e tecnologias relacionadas ao projeto. A participao em eventos

cientficos propiciou um contato com muitos profissionais, pesquisadores e acadmicos

de outras reas e instituies, permitindo uma grande troca de experincias e de ideias,

proporcionando um aprendizado de alto nvel em cada situao, fator muito positivo no

sentido amplo tanto pelas novas amizades construdas, como pelo crescimento

profissional e pessoal do aluno. Alm disso, o aluno apresentou resultados do projeto

nestes eventos, fato que proporcionou excelentes experincias.


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REFERNCIA BIBLIOGRFICA

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Estudo Do Plasma Da Região Do AMAS