Con el objeto de comprender mejor la estructura de las corrientes ionosféricas ecuatoriales, se estudian modificaciones al modelo de capa delgada del electrochorro ecuatorial a fin de explicar resultados previamente obtenidos por los autores.
Se ensaya un modelo que toma en cuenta también otros sistemas de corrientes en latitudes próximas al ecuador.In order to understand better the structure of equatorial ionospheric currents, the need of modifications to the thin-layer equatorial electrojet model is studied with the aim of explaining results previously obtained by the authors.
A model is proposed that also takes into account other current systems at latitudes near the equator.Asociación Argentina de Geofísicos y Geodesta

Hirsch, Francisco A.

Romanelli, Lilia

Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

GEOaCTA,vo1.12,ïi.2 (1985) pig 85 a 94ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA DE LAS CORRIENTES IONOSFERICAS ECUATORIALESLilia Romanelli* y Francisco A.Hirsch*Centro Argentino de Estudios de Radiocomunicaciones y Compatibilidad Electromagnética (CAERCEM)Julián Alvarez 1218, 1414 Buenos AiresArgentinaRESUMENCon el objeto de comprender mejor la estructura de las corrientes ionos­féricas ecuatoriales, se estudian modificaciones al modelo de capa delgada del electrochorro ecuatorial a fin de explicar resultados previamente obtenidos por los autores.Se ensaya un modelo que toma en cuenta también otros sistemas de corrien­tes en latitudes próximas al ecuador.ABSTRACTIn order to understand better the structure of equatorial ionospheric currents, the need of modifications to the thin-layer equatorial electrojet model is studied with the aim of explaining results previously obtained by the authors.A model is proposed that also takes into account other current systems at latitudes near the.equator. (*)(*) Miembros del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)86 ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA...INTRODUCCIONEn un trabajo previo, Hirsch y Romanelli (1982) presentaron un método ba­sado en el propuesto por Siebert y Kertz (1957),que permite separar las varia­ciones geomagnéticas diarias en sus partes internas y externas sin necesidad de recurrir a hipótesis previas sobre la conductividad terrestre .cuando se sos­pecha anomalías en ésta»corno es el caso de las zonas ecuatoriales de Perú y Nigeria.Se aplicó este resultado para ambas zonas (Hirsch y.Romanelli, 1982; Duhau y otros, 1982).Por otra parte, Romanelli y Hirsch (1982) sugirieron que para obtener una buena correlación entre las.variaciones geomagnéticas y las corrientes ionosfé­ricas era necesario incluir un sistema de corrientes más complejo que fluyera a alturas mayores que el electrochorro.En este trabajo se presenta un modelo que toma en cuenta ese sistema de corrientes,lo que conduce a una mejor correlación entre las corrientes ionos­féricas y las variaciones geomagnéticas.RESULTADOS PREVIOSTanto observaciones realizadas en las zonas ecuatoriales como los resulta­dos teóricos, obtenidos por otros autores, sugieren que el sistema de corrien­tes que circula en la capa E, responsable de las variaciones geomagnéticas dia­rias no se limita simplemente a las contribuciones debidas a una corriente lo­calizada (electrochorro) y a una extensa (planetaria^ sino que éste es más complejo.Sigiura y Poros (1968) en su modelo del chorro ecuatorial muestran la existencia de dos corrientes laterales secundarias de intensidades menores que la del electrochorro central.Tanto Shuman (1970).como Maynard (1967),en sus mediciones "in situ" en zonas próximas al ecuador peruano observan que a los 120 km de altura se pre­senta un pico en la densidad electrónica, además Maynard en sus observaciones al norte del dip muestra la presencia de una corriente secundaria ubicada a unos grados del mismo.Por otra parte, f’usman y Seiler (19/y) proponen que el sistema de corrien­tes ecuatorial es más complejo. Este consistiría en dos hilos de corrientes su­perpuestos al campo global y al electrochórro, ubicados entre 115 y 125 km de altura a una distancia del dip entre 400 y 500 km con intensidades de I = 0.3 Io.Richmond (1973) mostró qu<_ un modelo que incluya los efectos de vientos iohosféricos dependientes en altura circulando este-oeste podrían generar talesrdma: slli y HIRSCh 87corrientes secundarias.Además, en las recopilaciones de mediciones ,!in si tu" de la corriente inte­grada, realizadas por Romanelli y Kirsch (1982) se observa una gran dispersión de los datos. En ese trabajo previo consideraron como Io (valor máximo de la corriente incrementada) el valor medio de ellas, siendo éste de Io=O,O94Amp m' , lo que produciría un campo externo de 64 nT. Mientras que el campo externo obte_ nido a partir de las variaciones geomagnéticas resulta de He = 78.1 nT. Esta discrepancia se explica con un exceso de corriente no contemplada en el valor medio y que resulta IQ- 0.124 Amp m~ , siendo este valor el que será utilizado en el resto del trabajo.CAMPOS EXTERNOS REMANENTESLa variación latitudinal de la corriente integrada en altura está dada por:donde Io es la corriente incremental (localizada), a(x) su forma, en este caso descripta por una banda parabólica de 400 km de semiancho, e I^su magni­tud planetaria (extensa).o pLos campos remanentes Hr y Zr se obtienen luego de separar del campo mag_ nético externo las contribuciones debidas a una corriente localizada (H® y Z®) y las debidas a la corriente planetaria (H® y Z®). Esto es:Observamos en la figuia 1 que las variaciones que ellas presentan indicarían la existencia de un sistema generatriz de corrientes más complejo.Sin embargo, para simplificar el problema se contempló la posibilidad de que estas variaciones provengan de ruido numérico, lo que fue descarta_ do inmediatameriíe debido a la suavidad de la variación y a la magnitud del mi smo.Se analizó además, la posibilidad de que este fenómeno provenga de un ensanchamiento en altura del electrochorro (es decir, se verificó nuevamen_ te la aproximación de capa delgada) pero este efecto resultó despreciable, confirmando la validez de esta aproximación.Estas comprobaciones reforzaron la hipótesis anterior, esto es, que existe(1)(2)88 ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA...un sistema de corrientes más complejo que el usual para describir las variacio­nes geomagnéticas.MODELO PROPUESTOPara visualizar mejor este sistema de corrientes separamos los campos re­manentes en sus partes simétrica y antisimétrica. Esto se muestra en la figura2. Se observan dos sistemas involucrados: un Sistema I, que por razones de si­metría, genera H® y Z® y un Sistema II que genera H®. y Z® .rs i g ra rsDe la observación del Sistema I surgen las siguientes posibilidades:a) Una corriente central descripta por una banda parabólica de semiancho400 km fluyendo á una altura superior a la que circula el electrochorro (107 Km de altura) pero en sentido opuesto.Esta posibilidad se descarta ya que no es compatible con Z®a-b) Dos corrientes secundarias laterales con el mismo sentido que el electro- chorro central ubicados a + xq del dip circulando a altura mayor que el cen­tral. Este sistema e§ perfectamente compatible con los campos observados ysi suponemos además que estas corrientes presentan una distribución parabólica, su aproximación mejora.Del Sistema II surge, que el sistema propuesto consiste en dos corrientes secundarias antiparalelas ubicadas a la misma distancia del dip y a la misma altura que las encontradas en b).Suponiendo estos dos sistemas de corrientes se observa un sistema desba _ lanceado'latitudinalmente que consiste en dos corrientes secundarias de I,=O,O47 Amp.m e Ig= 0,0036 Amp.m a xQ = + 425 km del dip y a z - 120 km. Estos pa_ rámetros fueron obtenidos por ajuste numérico.En la figura 3 se muestran las predicciones del modelo propuesto junto con los campos remanentes observados.Se puede ver que este modelo ajusta muy bien con los campos observados no obstante su simplicidad.Naturalmente, la solución no es única. pero considerando los resultados obtenidos debe ser tenida en cuenta a fin de poder correlacionar correctamen­te las variaciones geomagt 'ticas diarias de las corrientes ionosféricas.EOMAkELLI Y HIRSúi 89CONCLUSIONESa) Para obtener una mejor correlación entre las corrientes ionosféricas y las variaciones geomagnéticas diarias se describen estas corrientes como un sis­tema que cops’iste en dos corrientes secundarias de intensidades I-¡ = 0,03 I e~ 0,38 IQ ubicados a una distancia x - + 425 km del dip, circulando ?¡z = 120 km de altura y superpuesta al campo global y al electrochorro central descripto éste último por una banda parabólica de semi ancho de 400 km con in­tensidad IQ = 124 Amp m~ a una altura z = 127 km.b) El modelo propuesto describe correctamente la correlación entre las corrien­tes ionosféricas ecuatoriales y las variaciones geomagnéticas diarias; sin embargo.no está unívocamente determinado. Se necesita un estudio más completo del problema que involucre condiciones más generales. Esto será objeto de un futuro trabajo.AgradecimientosLos autores agradecen al Sr. H.Bilsky por la ayuda dada en el tratamiento de los datos. Este trabajo es parte de un proyecto del Programa Nacional de Radiopropagación (PRONARP). La publicación del mismo cuenta con la aprobación del Director del CAERCEM.90 ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA...BIBLIOGRAFIADuhau, S., Romanelli, L. y Hirsch, F.A., 1982: Indication of anomalous conduc­tivity at the Nigerian dip equator ; Planet. Space Sci. 30, 97.Hirsch.F.A. y Romanelli, L., 1982: The earth's conductivity at the Peruvian dip equator: Indication of anomalous conductivity; J. of Atmosph.Terr.Phys. 44, 523.Maynard, N.C., 1967: Measurements of Ionospheric Currents of the Coast of Peru; J. of Geophys. Res., 72, 1863.Musman, G. y Seiler, E., 1978: Detection of Meridional Currents in the Equatorial Ionosphere.Richmond, A.D., 1973: Equatorial electrojet, I. Development of a model including winds and inestfcbilities; J.Atmos.Terr.Phys. 35, 1083.Romanelli, L. y Hirsch, F.A., 1982: The Height Integrated Current Density at the Geomagnetic Equator: Analysis of its Measurements; Planet.Space.Sci. 30, 93.Siebert, M. y Kertz, W., 1957: Zur Zerlegung eineslokalen erdmagetischen Feldes in ausseren und inneren Anteil. Narchr, Akad.Wiss. Gottingen, Math-Physik Fl, Ila, Math.Phys.Cehm.Abt. 87.Sigiura, M. y Poros, D.J., 1969: An Improved Model Equatorial Electrojet with a Meridional Current System; J.Geophys.Res. 74, 4025.Shuman, B.M., 1970: Rocket Measurement of the Equatorial Electrojet; J.Geophys. Res., 75. 3889.ROMANELLI Y HIRSCH 91 EPIGRAFES DE LAS FIGURASFig. 1: Componentes horizontales y verticales de los campos remanentes externos en Perú. H(línea de rayas); Z(punto y raya).Fig. 2: Campos remanentes externos separado en sus partes simétricas y antisi­métricas a) Sistema I; b) Sistema II descriptos en el texto.Fig. 3: Campos remanentes externos obtenidos a partir de las mediciones delcampo geomagnético (línea llena). Modelo propuesto (línea punteada).92 ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA..F IG. 1ROMANELLI Y HIRSCH 9394 ESTUDIO DE LA ESTRUCTURA...( a IF/G. 3

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