Jeomanyetik fırtınalara iyonosferin tepkisi
The response of the ionosphere to geomagnetic storms
Yazar: CEREN BAYHAN
Danışman: DOÇ. DR. ZEHRA CAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Doğal bir plazma olan iyonosfer, yeryüzünden yaklaşık 60 km ila 1100 km yükseklikte bulunan, Güneş kaynaklı ışınımlar nedeni ile iyonize olmuş gazlardan oluşan ve radyo dalga yayılımı açısından oldukça önemli bir atmosfer tabakasıdır. İyonosfer tabakası coğrafi konum, gece-gündüz, mevsim, güneş aktivite, jeomanyetik fırtına, deprem gibi etmenlere bağlı olarak değişim göstermekte, bu sebeple iyonosfer modellemesi yapılırken bu etkilerin göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu tez çalışması jeomanyetik fırtınalar nedeniyle iyonosferde meydana gelen iyonosferik fırtınalar üzerine kurulmuştur. Jeomanyetik fırtına, genellikle gezegenlerarası manyetik alandaki anormal koşullar ve çeşitli güneş aktivitelerinin neden olduğu güneş rüzgârı plazma emisyonları nedeniyle Dünya'nın manyetik alanında küresel bir bozulmadır. Bu çalışmada, 25. Güneş döngüsünün başlangıcından itibaren dört yılı kapsayacak olan zaman diliminde meydana gelen ve jeomanyetik aktivitenin önemini belirtmek için beş seviyeli bir sistem olan G ölçeğine göre belirlenen jeomanyetik fırtınaların dağılımı incelenmiştir. Çalışmanın ilk amacı güneş rüzgârı parametrelerinin (B_z, F10.7) ve jeomanyetik indislerin (Dst, Kp) fırtınaya olan etkisini açıklamak için çalışmada istatistiksel bir model olan regresyon modeli kurulmuştur. Ayrıca jeomanyetik fırtınaların orta enlem bölgesi kapsamında iyonosferde yarattığı pozitif ve negatif iyonosferik fırtına değişimlerini görmek için GIRO (Global Ionosphere Radio Observatory) iyonogram verileri kullanılarak elde edilen iyonosferin F2 bölgesindeki toplam elektron içeriği (TEC) verileri üzerinde çeyrek açıklık tabanlı kayan ortancalar istatistiksel metodu kullanılmıştır. Avrupa bölgesindeki iyonosferik değişimler incelenerek, TEC'deki ani değişimler saptanarak, iyonosferik fırtınalar tespit edilmiştir. Bu fırtınaların uzay havasına olan etkisi incelenip jeomanyetik fırtına ve iyonosferik değişim arasındaki ilişki ortaya konmuştur.

Abstract:
The ionosphere, which is a natural plasma, is a very important atmospheric layer in terms of radio wave propagation, located at an altitude of about 60 km to 1100 km from the earth, consisting of ionized gases due to solar radiation. The ionosphere layer changes depending on factors such as geographical location, day and night, season, solar activity, geomagnetic storm, earthquake, therefore these effects should be taken into consideration while modeling the ionosphere. This thesis is based on geomagnetic storms that cause the change of the ionosphere. A geomagnetic storm is a global disturbance in the Earth's magnetic field, usually due to abnormal conditions in the interplanetary magnetic field and solar wind plasma emissions caused by various solar activities. In this study, the distribution of geomagnetic storms occurring in the time period that will cover four years from the beginning of the 25th solar cycle and determined according to the G scale, which is a five-level system to indicate the severity of geomagnetic activity, was investigated. The first aim of the study is to explain the relationship of solar wind parameters (B, F10.7) with the geomagnetic index (Dst,Kp). For this, the regression model was used in the study.
In addition, a quarter-aperture-based sliding median statistical method was used on the total electron content (TEC) data in the F2 region of the ionosphere obtained by using GIRO (Global Ionosphere Radio Observatory) ionogram data to see the positive and negative changes in the ionosphere within the mid-latitude region of geomagnetic storms. Thanks to this method, changes in the ionosphere at stations in the European region were observed, sudden changes in TEC were detected and ionospheric storms were detected. The origins of the detected negative and positive ionospheric storms were investigated. These results contribute to the modeling of geomagnetic storms and ionospheric storms for many geomagnetic storm-ionosphere studies in the literature.