Estudio sobre las perturbaciones en la ionósfera producidas por tormentas geomagnéticas en la Antártida.

Estudio sobre las perturbaciones en la ionósfera producidas por tormentas geomagnéticas en la Antártida.

RAMSAC brinda la posibilidad de estudiar el sistema ionosférico Antártico con el propósito de comprender su comportamiento en forma más pormenorizada.

Utilizando observaciones de la RED ARGENTINA DE MONITOREO SATELITAL CONTINUO (RAMSAC) y estaciones GPS del proyecto POLENET, científicos del Instituto Geográfico Nacional (IGN) y de la Universidad de Memphis de los Estados Unidos examinaron las perturbaciones en la ionósfera producidas por la tormenta geomagnética del 5 de junio de 2016. Esta actividad geomagnética produjo auroras australes reportadas y registradas por personal de las bases argentinas en la Antártida, así como por el servicio climático espacial de Estados Unidos (http://www.swpc.noaa.gov/).

Una tormenta geomagnética es una perturbación externa del campo magnético terrestre. Generalmente es producida por la interacción entre la magnetósfera terrestre y la emisión de partículas solares. Aunque las tormentas geomagnéticas influyen a nivel global, la amplitud de las perturbaciones es mayor en latitudes altas (en el Ártico y en la Antártida). La intensidad de dichas perturbaciones se mide utilizando el índice K, un indicador local del estado del campo geomagnético. Utilizando este estimador local, se realiza una media ponderada para obtener el índice Kp que refleja el estado planetario del campo geomagnético.

Las perturbaciones ionosféricas producidas por actividad geomagnética generan perturbaciones ionosféricas progresivas (PIP) de baja frecuencia (~ 0,1-0,4 mHz) que pueden ser observadas a miles de kilómetros de distancia, como lo han confirmado diversos estudios sobre el tema. Dichas ondas perturban el contenido total de electrones en la ionósfera (TEC) que puede ser registrado mediante receptores GNSS doble frecuencia.

Utilizando estaciones GPS permanentes ubicadas en la Antártida de la red RAMSAC y del proyecto POLENET, el Dr. Demián Gómez - de la Universidad de Memphis y del IGN - junto al Dr. Robert Smalley, Jr. (Universidad de Memphis) realizaron un video donde se visualiza la amplitud de las perturbaciones del TEC ionosférico en un intervalo de doce horas. En dicho video se puede observar la serie de tiempo de las perturbaciones ionosféricas interpoladas utilizando una expansión de armónicos esféricos para una porción de esfera (spherical harmonics cap). También se muestra el índice de actividad geomagnética (Kp) desde las 09:00 UTC hasta las 21:00 UTC.


Visualización de la amplitud de perturbaciones TEC ionosférico en un intervalo de doce horas.

Estas perturbaciones fueron posteriormente analizadas en forma más detallada utilizando la técnica de formación de haces con arreglos virtuales - VER DOCUMENTO AQUÍ - La figura 1 muestra el gráfico de formación de haces del arreglo virtual, donde puede observarse una PIP con una dirección de propagación ENE (contra-azimuth = ~ 246º). Dicha perturbación presenta una velocidad de propagación lenta (~ 100 m/s) comparada con las velocidades de ondas de gravedad producidas por fuentes explosivas (ver nota sobre el volcán Calbuco ) o fuentes sísmicas (ver nota sobre el sismo de Pisagua )

figura 1
Fig. 1: Gráfico de la formación de haces para un arreglo virtual utilizando el satélite GPS PRN14. La velocidad registrada fue ~ 100 m/s con un contra-azimuth de propagación de ~246º.

Perturbaciones en la ionósfera producidas por tormentas geomagnéticas
PH: Hugo Daniel Prieto.

Utilizando la técnica de formación de haces, fue posible confirmar la alta coherencia entre las señales registradas (fig. 2). Las estaciones GNSS permanentes de RAMSAC, así como también las estaciones pertenecientes a otros proyectos Antárticos, tales como POLENET, brindan la posibilidad de estudiar el sistema ionosférico Antártico con el propósito de comprender su comportamiento en forma más pormenorizada.

figura 2
Fig. 2: Coherencia de las señales ionosféricas utilizando un filtro de banda angosta (0.2 – 0.3 mHz). Arriba: señales registradas por las estaciones GNSS. Medio: señales alineadas según la búsqueda de parámetros de propagación. Abajo: suma de las señales alineadas (stack).

Observaciones de Auroras Australes registradas el 05/06/16 en la Base Belgrano II