Las variaciones geomagnéticas tranquilas (SQ) y su relación con el vórtice de corrientes ionosféricas equivalentes

GEOACTA 39(2): 99-113 (2014) © 2014 Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas ISSN 1852-7744 LAS VARIACIONES GEOMAGNÉTICAS TRANQUILAS (SQ) Y SU RELACIÓN CON EL VÓRTICE DE CORRIENTES IONOSFÉRICAS EQUIVALENTES GEOMAGNETIC QUIET VARIATIONS (SQ) AND ITS RELATION WITH THE VORTEX OF THE EQUIVALENT IONOSPHERIC CURRENTS María Andrea Van Zele IGEBA (CONICET-UBA) en Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) RESUMEN Aún en días de similar actividad geomagnética y solar, o época del año, se encuentra que las variaciones geomagnéticas registradas en días tranquilos (Sq) en un mismo observatorio pueden diferir en su forma. Si bien la intensidad no es grande comparada con la debida a las perturbaciones, su determinación es importante pues para el estudio de las mismas se supone que en los registros subyace Sq, que debe ser sustraída. Estas variaciones son generadas por corrientes ionosféricas diurnas que forman dos casquetes (discos en la aproximación plana) cuyos vórtices (focos) se encuentran en los hemisferios sur y norte a latitudes medias, abarcando desde el ecuador hasta altas latitudes. Con un simple modelo este trabajo esboza motivos por los que las variaciones registradas pueden diferir, teniendo en consideración la posición relativa entre el observatorio y los vórtices, y movimientos de estos últimos, no así la dimensión de los discos o la intensidad de las corrientes; sugiere también una forma de estimar la posición del vórtice. Palabras clave: variaciones geomagnéticas tranquilas Sq; posición del vórtice de corrientes ionosféricas; ABSTRACT Even during days with similar geomagnetic and solar activity, or season, it is found that the geomagnetic variations recorded during quiet days (Sq) can differ in its shape at the same observatory. Though the intensity is smaller than in those days with perturbations, its determination is important because it is supposed that Sq is underlying the records from where it must be removed. These variations are generated by diurnal ionospheric currents which form two caps from the equator to high latitudes, whose vortex (focus) are at the south and north hemispheres at mid latitudes. With a simple model this work sketches causes for the differences in the records, considering the position between observatories and vortex and the movements of them, but not the intensity or dimensions of the caps; it also suggests a way to estimate the position of the vortex. Key words: Sq quiet geomagnetic variations; ionospheric currents vortex position INTRODUCCIÓN La radiación solar en la longitud de onda del ultravioleta extremo (EUV) crea iones y electrones en la ionosfera, y la conductividad es una función de la densidad del número de electrones; el viento neutro ionosférico es conducido por el calentamiento solar local y las ondas que se propagan desde debajo de la ionosfera; de ello resulta una dínamo eléctrica ionosférica en latitudes medias (Richmond and Roble, 1987). La existencia de corrientes en la ionosfera a unos 100-120 km de altura ha sido confirmada por mediciones in situ (Burrows and Hall, 1965) .El movimiento de estas lentas corrientes ionosféricas equivalentes y las que ellas inducen en la corteza terrestre (que de práctica se suponen proporcionales a las anteriores) explican las variaciones geomagnéticas que se registran en días tranquilos (Chapman and Bartels, 1940). Estas corrientes ionosféricas diurnas forman dos casquetes (discos, en una aproximación plana) de corrientes, cuyos vórtices (V, focos) se encuentran en los hemisferios sur y norte a latitudes medias, abarcando desde el ecuador (donde el sentido es hacia el este y la rotación en sentido horario en el hemisferio sur, y antihorario en el norte) hasta altas latitudes 99 Estas corrientes ionosféricas producen variaciones regulares diarias del campo geomagnético que se registran en la superficie de la tierra (SR) (Mayaud, 1965); su promedio en días geomagnéticamente tranquilos se denomina Sq (Chapman and Bartels, 1940).Chapman and Bartels (1940) estudiando las variaciones diarias solares tranquilas en días quietos (Sq) encuentran que en latitudes entre 40 y 50° la variación en la componente X (suavizada) no muestra un extremo marcado próximo al mediodía local, y el vórtice de las corrientes equivalentes se sitúa para los equinoccios a 40°. El análisis en armónicos esféricos (Malin, 1973; Winch, 1981) permite separar las contribuciones de las corrientes ionosféricas (externas) de las internas que ellas inducen debajo de la superficie. Aunque se supone que los focos entre las corrientes externas e internas no difieren significativamente, Hasegawa (1960) muestra un ejemplo en que el foco interno está desplazado 15° hacia el polo respecto del externo, posiblemente debido a corrientes oceánicas. Diferentes estudios y metodologías se han hecho para un mayor conocimiento de las corrientes ionosféricas y variaciones geomagnéticas Sq: Torta el al. (1989) han estudiado el sistema de corrientes ionosféricas equivalentes en días magnéticamente tranquilos deducidas de variaciones diarias del campo geomagnético registradas en Europa durante un mínimo de manchas solares. Ellos determinaron una fuerte variabilidad de un día a otro en la posición del foco, y que ello puede deberse al desplazamiento del sistema de corrientes hacia el norte o sur (meridionales), este u oeste (zonales) debido a un cambio en las condiciones dinámicas de la termosfera baja (Manson et al., 1985, 1989; Forbes, 1985; Killeen et al., 1992). La dependencia longitudinal de la variación diaria de las componentes H y D del campo geomagnético en intervalos tranquilos próximos a los equinoccios en observatorios africanos y americanos han sido estudiados por Le Sager y Huang (2002), y explicadas por diferencias en la latitud geomagnética . En 2003 Takeda et al. estudiaron las relaciones entre el campo geomagnético Sq, el campo eléctrico, la conductividad y las corrientes ionosféricas, a partir de la correlación entre la amplitud de Sq en la componente Y con el campo eléctrico ionosférico y las corrientes de Hall. Se determinó que la amplitud de Sq es causada principalmente por la conductividad ionosférica local y tiende a ser menor en invierno. La latitud del foco de los sistemas de corrientes Sq sobre Australia y Japón fueron determinadas a partir de registros diarios en el intervalo diciembre 1989 y junio 1990 por Stening et al. (2005a), y sus movimientos latitudinales se compararon con la intensidad del electrochorro ecuatorial, encontrando que por lo general un incremento en la intensidad del electrochorro está acompañado por un movimiento del foco hacia el polo, especialmente en Japón. También se estableció que los cambios latitudinales pueden ser debidos a cambios en el sistema de mareas (Stening, 1991). Stening et al.(2005b) estudiaron diferentes métodos para determinar automáticamente el foco del sistema de corrientes Sq comparando los resultados con los obtenidos a partir de registros en observatorios (...truncated)