Variaciones del Espesor de la Ionósfera previa a Eventos Sísmicos

Introducción

Las investigaciones relacionadas al fenómeno ionosférico-sísmico sugieren una dependencia crucial de las variaciones en la densidad electrónica presentes antes, durante, y después de un terremoto. Esto apoya satisfactoriamente la teoría del control solar en la actividad sísmica, si consideramos que, gran parte de los fenómenos dinámicos en la ionosfera, son gobernados por las condiciones climáticas espaciales generadas por comportamiento del astro rey.

La tasa de electrones por unidad de área, denominada TEC (total electron content) es un parámetro importante en lo que concierne a la navegación satelital y radiocomunicaciones. Durante eventos ionosféricos particulares, como por ejemplo, HSS y CMEs, la densidad electrónica puede ser sensiblemente alterada, afectando el normal comportamiento de las señales electromagnéticas de radio. Junto a ésto, autores como S.A. Pulinets (2001) argumentan que variaciones en el espesor de la ionosfera y la densidad electrónica podría ser un fenómeno precursor de sismos. Para corroborar esta hipótesis, el presente trabajo propone un método de observación gráfica que detecta variaciones del espesor de la capa ionosférica F2 que podría ser útil para el pronóstico temprano de eventos sísmicos.

Datos y Análisis

Para el análisis propuesto, se utilizará la información horaria de foF2 y TEC desde el Radio Observatorio de Jicamarca (http://jro.igp.gob.pe/english/index.htm) durante el mes de Diciembre de 2010. Los datos de TEC están disponibles en este link (http://www.izmiran.ru/services/iweather/dat7/10/jm1012t.txt) mientras que los datos de foF2 están disponibles aquí (http://www.izmiran.ru/services/iweather/dcp1/10/jm1012f.txt). El espesor de la capa F2 puede ser calculado de acuerdo al modelo propuesto por Spalla & Ciraolo (1994) que se muestra a continuación:

Bien es sabido que existe una proporcionalidad entre los valores de TEC y foF2. Cuando la cantidad de electrones (TEC) aumenta, también aumenta la frecuencia crítica. Sin embargo, existe una suerte de histéresis en esta relación claramente observable en el análisis numérico. La densidad máxima de electrones entonces dependerá de la cantidad de electrones y de el espesor de la capa en cuestión, como demuestra la relación:

Los valores pueden ser tabulados y graficados para su posterior análisis.

Resultados y Conclusiones

Los resultados visualizan una importante variación del espesor de la capa F2 durante los periodos correspondientes al día y la noche, tal como muestra el siguiente gráfico:

Variaciones del espesor de la capa F2, 01-22 Diciembre 2010

Los peaks positivos corresponden al periodo diurno, mientras que los peaks negativos corresponden a los periodos nocturnos. la disminución del espesor durante las noches permitiría entonces que menores frecuencias penetren la ionosfera al espacio, reduciendo los valores críticos de la foF2. Definido ésto, cualquier variación anómala en los periodos anteriormente descritos debe ser analizada. Al observar el gráfico, se puede observar una variación fuera de lugar en la hora 520-521 LT, señalada a continuación:

Anomalía en el espesor de la capa F2

Esto implicaría un adelgazamiento de la capa F2 a las 16:00 LT (diurno) del día 21 de Diciembre de 2010.  Es posible que se trate de alguna anomalía precursora de sismo? Para verificarlo, el análisis estadístico del comportamiento de la foF2 propuesto en el hilo «Método Estadístico para el Monitoreo de la Capa Crítica F2» (https://clubdeastronomia.wordpress.com/2010/11/26/metodo-estadistico-para-el-monitoreo-de-la-capa-critica-f2/) es desarrollado. El resultado confirma dicha anomalía ionosférica:

Anomalía en la capa F2, 21-Dic-2010 – 16:00LT

De acuerdo a las observaciones de S.S. Kouris (2003), y a diferencia de la hipótesis de Pulinets, algunas de estas variaciones podrían no ser precursoras de sismos, sino que podrían corresponder a un origen geofísico. Diferencias en las mareas, accidentes radioactivos (como el caso de Chernovyl u otros), deslizamiento de terrenos, variaciones climáticas trascendentales, o pluviometría podrían generar cambios sensibles en el espesor de la capa F2. Determinar el origen de este tipo de fenómenos, el aislamiento y clasificación de aquellos casos en que efectivamente se pueda comprobar un origen solar, y por ende, un descenlace sísmico sería el siguiente paso en este análisis. Una buena práctica sería un análisis estadístico de largo plazo; una vez identificados los patrones, es muy probable que los trabajos como el propuesto en este hilo se vuelvan infalibles para la detección y pronóstico de eventos sísmicos.

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Club de Astronomía 2010