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Modelli di previsione a lungo termine


La variabilità ionosferica della regione E ed F1 segue abbastanza bene l’andamento descritto nella teoria di Chapman. Ciò significa che i comportamenti di queste regioni possono essere descritti con formule piuttosto semplici. Ad esempio, dalle analisi statistiche effettuate utilizzando le serie storiche di dati della stazione di Roma della frequenza critica foE ed foF1 si ottengono le formule

foE = 3.18[(1+8.83*10-3*R)cosχ]0.222   (1)
foF1 = 4.00[(1+1.36*10-2 R)cosχ]0.196  (2)

Le formule (1) e (2), valide nell’area del Mediterraneo, derivano direttamente dalla teoria di Chapman e costituiscono un esempio di modelli di previsione a lungo termine. Esse mostrano una dipendenza delle frequenze critiche dall’attività solare (attraverso il numero di macchie solari R) e dall’angolo zenitale solare χ che varia secondo la formula

 cosχ = senφsenδ + cosφcosδcosω  
 
essendo φ la latitudine geografica del luogo di osservazione, δ la declinazione solare (altezza del sole sull’equatore celeste, variabile da circa –22.27° al solstizio d’inverno a circa +22.27° al solstizio d’estate, ricavabile giorno per giorno dalle tavole di effemeridi) e ω l’angolo orario del Sole nel luogo e all’istante considerato.
 
Poiché la regione F2 non segue l’andamento descritto nella teoria di Chapman, la sua variabilità non può essere prevista mediante formule semplici. Generalmente nei modelli di previsione riguardanti la regione F2 (modelli empirici) vengono utilizzati parametri come l’R12 (media mobile a 12 mesi del numero di macchie solari R) e valori mediani mensili delle caratteristiche ionosferiche standard (foF2, MUF(3000)F2, M(3000)F2, h′F2, foF1, h′F1, foE, h′E), collezionati in un arco di tempo piuttosto lungo (diversi decenni) in un certo numero N di stazioni ionosferiche di sondaggio verticale facenti parte di una rete mondiale.
L’enorme mole di misure a disposizione consente una significativa elaborazione statistica. Solitamente con una analisi di regressione vengono trovati i coefficienti della “legge” che meglio si accorda con le misure sperimentali. Questa legge è quella che viene usata per predire ad un epoca futura il parametro ionosferico in questione. I parametri ionosferici cosi’ previsti su base statistica vengono poi interpolati per ottenere i valori laddove questi non possono essere direttamente misurabili (ad esempio oceani e deserti). Questo approccio viene usato per sviluppare mappe di previsione locali e regionali di tutte le caratteristiche ionosferiche. Queste mappe generalmente ottenute per un assegnato valore di R12, e per un dato mese ed ora, costituiscono le previsioni a “lungo termine “ valide in condizioni di ionosfera non perturbata, cioè quieta (figura 1).
Figura 1 Mappa di previsione a lungo termine della caratteristica ionosferica foF2 ottenuta con il modello SIRM nell’area Europea per settembre 2008 ore 14.00 UT.

  

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