Estudio de los efectos de grandes erupciones solares sobre

Estudio de los efectos de grandes
erupciones solares sobre Jicamarca
durante campañas MST-ISR
Z
E. Kudeki1, P. Reyes1,
G. Lehmacher2,
1
R. Woodman3, J. L. Chau3,
M. Milla3,
Y
Qy
(1) University of Illinois
(2) Clemson University
(3) Jicamarca Radio Observatory
Qx
18432 dipoles,
half of them x-pol,
the other half y-pol
X
Desde diciembre del 2004, con la finalidad de obtener
secciones transversales de radar(RCS) absolutas de la
mesósfera, se ha muestreado simultaneamente la región
MST y la ionosfera (región F)
E B
N
W
}
}
1) Describir como se hace la
calibración en MST-ISR,
2) Mostrar ejemplos de datos
durante campañas MST-ISR, y
3) Mostrar las campañas que
coincidieron con la
ocurrencia de “Solar Flares”.
16 ISR Pulses:
IPP=1000km
Tx=45km (Barker 3)
∆H=5km
20 MST Pulses:
IPP=200km
Tx=9.6km (cc64)
∆H=0.15km
S
W B
sinopsis:
MST - ISR 2
N
S
}
...
E
W_
S|
Ε|
Ν_
Mediciones de RCS absolutas son posibles comparando la potencia de los
ecos de la región MST junto con la potencia de la region ionosférica, ya que
la potencia de ISR es proporcional a la densidad de electrones que puede
ser medida independientemente.
σ̃ =
}
dΩ Gtx Grx σ̃
16 ISR Pulses:
IPP=1000km
Tx=45km (Barker 3)
∆H=5km
20 MST Pulses:
IPP=200km
Tx=9.6km (cc64)
∆H=0.15km
S
W B
MST - ISR 2
}
κ
2
!|Vr (t)| " = 2
r
!
E B
N
Te
2
4πre Ne f ( )
Ti
N
W
S
}
Algunas consideraciones:
1) El factor de proporcionalidad depende de Te/Ti.
2) Se debe usar un modelo de propagación magneto-ionica.
...
E
W_
S|
Ε|
Ν_
!
"
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"
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"
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"
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"
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as the wave propagates wave polarization is modified
~perp a B,
efecto CottonMouton,
modos normales
lineales
~2 deg fuera de
perp.,
Rotación Faraday
~ modos
circulares
normales
2-way beam patterns:
x (D) -pol
y (U) -pol
un ejemplo de datos en el modo de alta resolución MST:
SNR map West beam
10
150 km
160 echoes
140
Height
resolution
~150 m after
pulse
compression
5
120
range (km)
Electrojet echoes
0
100
SNR (dB)
80 Mesospheric
echoes
−5
60
Ecos Mesosféricos
a calibrar
40
−10
20
8
10
12
L.T. (hr) Jan27,2009
14
16
−15
Resultados de la calibración:
MST RCS − East Beam − Date: 27−Jan−2009
log10(RCS) [m−1]
Range [km]
−15
80
−16
75
−17
70
6
8
10
12
14
MST RCS − West Beam − Date: 27−Jan−2009
16
18
−18
log10(RCS) [m−1]
Range [km]
−15
80
−16
75
−17
70
6
8
10
12
14
MST RCS − South Beam − Date: 27−Jan−2009
16
18
−18
log10(RCS) [m−1]
Range [km]
−15
80
−16
75
−17
70
6
8
10
12
14
MST RCS − North Beam − Date: 27−Jan−2009
16
18
−18
log10(RCS) [m−1]
Range [km]
−15
80
−16
75
−17
70
6
8
10
12
Time [Hours]
14
16
18
−18
Al caracterizar los ecos de mesósfera por su RCS absoluta nos permite
comparar datos de diversas campañas.
Resultados de la calibración (Parámatros de Calibración):
MST−ISR 2 − K−parameters − Date: 17−Jan−2009
−3
x 10
E
W
S
N
3.5
3
Magnitude
2.5
2
1.5
1
0.5
0
6
8
10
12
Time [Hours]
14
16
18
MST−ISR 2 − K−parameters − Date: 27−Jan−2009
−3
x 10
4
E
W
S
N
3.5
Magnitude
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
6
8
10
12
Time [Hours]
14
16
18
Los parámetros de calibración compensan las pérdidas del sistema.
Solar Flare de nivel X17 ocurrido el 7 de septiembre del 2005:
MST−ISR2 SNR map West beam
range (km)
Noise Pwr
20
15
10
5
600
ISR
MST
Ruido del cielo a 50Mhz
SNR (dB)
5
0
−5
−10
−15
Ecos de la región F
400
200
5
0
160
−5
Ecos de 150km
range (km)
140
120
−10
−15
60
40
20
0
Electrochorro
Ecuatorial
100
5
0
−5
−10
−15
80
Mesósfera
X−ray flux
60
−2
10
X L ( 1. 0- 8 Å )
X S ( 0. 5- 4 Å )
−4
10
−6
10
Flujo de rayos X (GOES)
−8
10
6
8
10
12
L.T. (hr) Sep07,2005
14
16
18
Solar Flare de nivel X17 ocurrido el 7 de septiembre del 2005:
MST−ISR 2 − Electron Density (Ne) − Date: 07−Sep−2005
11
x 10
7
600
550
6
500
450
4
400
3
350
2
300
1
250
200
6
Ne [m−3]
Height [km]
5
8
10
12
Time [Hours]
14
16
18
0
Mapa de la densidad de electrones (Ne), donde se aprecia que el programa
de calibración compensa por la atenuación sufrida en la región D.
Solar Flare de nivel X17 ocurrido el 7 de septiembre del 2005:
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Los parámetros de calibración en este caso evidencian la pérdida de
potencia en el momento del “Solar Flare”. Esta pérdida de potencia se
debe al incremento en la absorción en la capa D.
Solar Flare de nivel X17 ocurrido el 7 de septiembre del 2005:
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69
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RCS de la región
mesosférica.
Hay un incremento en la
potencia de los ecos de
la mesósfera en el
momento del “Solar
Flare” Se obtienen RCS
del orden de 10^-15
m^-1.
Solar Flare de nivel X5.5 ocurrido el 8 de septiembre del 2005:
MST−ISR2 SNR map West beam
range (km)
Noise Pwr
20
15
10 150 km
5 echoes
600
Ruido del cielo a 50Mhz
ISR
MST
SNR (dB)
5
0
−5
−10
−15
Ecos de la región F
400
200
5
0
160
Ecos de 150km
140
range (km)
−5
120
−10
−15
60
40
20
0
Electrochorro
Ecuatorial
100
5
0
−5
−10
−15
80
Mesósfera
X−ray flux
60
−2
10
X L ( 1. 0- 8 Å )
X S ( 0. 5- 4 Å )
−4
10
Flujo de rayos X (GOES)
−6
10
−8
10
6
8
10
12
L.T. (hr) Sep08,2005
14
16
18
Solar Flare de nivel X6.5 ocurrido el 6 de diciembre del 2006:
MST−ISR2 SNR map North beam
range (km)
Noise Pwr
20
15
10
150 km
5
echoes
600 Ecos
ISR
MST
Ruido del cielo a 50Mhz
SNR (dB)
5
0
−5
−10
−15
de la región F
400
200
5
0
160
−5
Ecos de 150km
range (km)
140
−10
−15
60
40
20
0
120
Electrochorro
Ecuatorial
100
5
0
−5
−10
−15
80
Mesósfera
X−ray flux
60
−2
10
X L ( 1. 0- 8 Å )
X S ( 0. 5- 4 Å )
−4
10
Flujo de rayos X (GOES)
−6
10
−8
10
6
8
10
12
L.T. (hr) Dec06,2006
14
16
18
Solar Flare de nivel X17 ocurrido el 7de septiembre del 2005:
range (km)
Noise Pwr
MST−ISR2 SNR map West beam
20
Ruido del cielo a 50Mhz
ISR
MST
SNR (dB)
10
Ecos de la región F
5
0
−5
−10
−15
Ecos de 150km
5
600
400
200
0
160
−5
−10
range (km)
140
−15
60
40
20
0
120
100
Electrochorro
Ecuatorial
5
0
−5
−10
−15
80
X−ray flux
60
−2
10
Mesósfera
−4
10
−6
X L ( 1. 0- 8 Å )
X S ( 0. 5- 4 Å )
10
−8
10
12
12.2
12.4
12.6
Flujo de rayos X (GOES)
12.8
13
13.2
L.T. (hr) Sep07,2005
13.4
13.6
13.8
14
EL delta de H entre Jicamarca y Piura muestra que el flujo de corriente
ecuatorial EEJ no se suprime, a pesar de que ls ecos de radar el EEJ si lo
hacen.
Resumen de efectos de explosiones Solares
•
Se observa un incremento en la potencia de los ecos
mesosféricos.
•
Absorción en la capa D atenúa los ecos de la región F, y el
ruido del cielo.
•
El cambio en el perfil de densidad de electrones suprime
los ecos del EEJ.
•
Los ecos de 150km muestran una caida en su posición de
10 a 20 km, como si se comprimieran, y se recuperan
lentamente en aproximadamente 2 horas.
Conclusiones
•
Esta técnica de calibración, con un parámetro de calibración
por cada canal, nos da la oportunidad de obtener los
RCS (sección transversal de radar) de los ecos
mesosféricos y de los ecos de 150km.
•
Aún en la ocurrencia de explosiones solares “Solar Flares”
el procedimiento de calibración se adapta para obtener
densidades de la ionósfera y RCS mesosféricos.
•
Para el caso de ocurrencia de explosiones solares “Solar
Flares”, los parámetros de calibración nos da una medida
relativa de la absorción en la capa D.
•
Mediciones absolutas de sección transversal RCS nos
ayudarán a hacer comparaciones dia a dia de las
diferentes campañas.