L ' A n n é e G é o p h y s i q u e I n t e r n a t i o n a l e et l ' é v o l u t i o n de l ' i o n o s p h è r e d'après les d o n n é s de Casablanca • Rabat A . H A U B E R T R i c e v u t o i l 3 0 N o v e m b r e 1 9 6 2 I N T R O D U C T I O N . Afin de situer l'Année Géophysique Internationale dans l'évolution cyclique de l'activité solaire, nous avons rassemblé, pour chacun des douze mois de l'année, les courbes des variations diurnes des médianes horaires mensuelles des fréquences critiques et des hauteurs virtuelles obtenues depuis le début des sondages ionosphériques au Maroc, c'est-à- dire, depuis Septembre 1951. L'effet saisonnier est ainsi éliminé et l'influence du cycle solaire apparaìt plus n e t t e m e n t (Fig. 1). On constate, p a r les courbes des fréquences critiques, que le m i n i m u m d'activité solaire s'est produit u n peu a v a n t J a n v i e r 1955 et que le nou- veau cycle s'est manifestò dès Mai 1955, la remontée des fréquences cri- tiques é t a n t particulièrement b r u t a l e en Mars-Avril 1956. E n ce qui concerne les hauteurs virtuelles, p a r contre, l'influence du cycle solaire parait minime, celles-ci a y a n t seulement tendance à ètre un peu plus élévées à l'époque du m a x i m u m . Nous reviendrons sur certaines particularités dans ce qui suit. R E G I O N F I . - COTICHE F2. a) Hauteurs virtuelles. J u s q u ' e n 1956, les hauteurs virtuelles de nuit de la région F étaient classées comme h'F2 et les courbes reproduites obéissent à cette con- vention de continuité. A p a r t i r de 1957, les hauteurs virtuelles de nuit sont classées avec les ex-h'F1 de jour, sous la désignation unique de h'F, h'F2 é t a n t réservé à la stratiftcation la plus élevée de la région F p e n d a n t le jour. 106 A . I I A D B E R T On remarquera le peu d'influence de l'activité solaire sur les h a u t e u r s virtuelles de n u i t ; p a r eontre la variation diurne présente p e n d a n t le jour et s u r t o u t en été, des aspects différents. Les liauteurs de jour sont dans l'ensemble plus élévées au m a x i m u m q u ' a u m i n i m u m d'activité solaire, mais ce qui caractérise s u r t o u t le m a x i m u m , c'est la formation en été le m a t i n d ' u n e stratification apparaissent en h a u t e altitude et de- scendant rapidement ensuite a v a n t de suivre u n e évolution diurne nor- male jusqu'a sa fusion avec le soir. I l est à noter q u ' u n e telle évolution qui est suffisamment f r é q u e n t e au m a x i m u m d ' a c t i v i t é solaire pour a p p a r a ì t r e dans les médianes se manifeste parfois de fagon exceptionnelle loin de ce m a x i m u m . I l en a été ainsi en 1952, le 6 Mars, 11 J u i n , 4 et 5 October et en J u i n et Juillet 1954. Le m é m e phénomène a été constaté p a r Eastogi à A h m e d a b a d en Décembre 1955 et p a r E s t r a b a u d à Bangui, lors de l'eclipse du 25 Février 1952. b) Fréquences critiques. Celle-ci suivent de fagon évidente le cycle d'activité solaire. On r e m a r q u e r a que c'est en Février 1955 que les / 0 P 2 commencent à se relever, le m i n i m u m se s i t u a n t e n t r e Octobre 1954 et J a n v i e r 1955. Nous avons calculé, pour chaque mois, de 1951 à 1958, et à p a r t i r des médianes horaires mensuelles de f0F2, les quantités: Les valeurs obtenues, portées sur u n graphique en fonction des moyennes mensuelles du nombre de Wolf, f o r m e n t un ensemble de points s'alignant assez grossièrement le long d ' u n e droite, la dispersion semblant obéir à u n effet saisonnier. Nous avons alors calcidé les moyennes glissan- tes de P et de R (la moyenne de treize mois é t a n t affectée au mois centrai). Nous avons ainsi obtenu le graphique reproduit Figure 2, lequel cor- respond à la loi suivante: P = 0,03 R + 4,5 P o u r m e t t r e en évidence Pellet saisonnier, nous avons tracé la courbe des écarts de P avec sa moyenne glissante P et nous avons obtenu le graphique reproduit Figure 3. On constate q u ' à u n e période annnelle vient se superposer u n e période semi-annuelle lorsque l'activité solaire devient f o r t e (R > 100). Les m a x i m u m s se situent vers les équinoxes et les minimums vers les solstices d ' é t é et d'hiver. Le m i n i m u m du sols- — vesr i è w r « m * 'V : f \ P \ "" \ ~ ~?$56 -1 * V < 1 1 \ \ \ ! — - , - „ - - — w ' V r \ " ' Ì ^ V l i - : i • i j A : r : /. ; :< • f , i - • 7 r * « A<>J -vA J > t v - , . , . - . A ' , —-J — - s 4 V > - - ' r " 1 ' t ^ ! . i . - 7 T \ A > r Jm r Fig. 1 - V a r i a t i o n des f r é q u e n c e s critiques ( A. 1IAUBERT 7*\ 1/7-N U r - l r\ - \ <" /s . V » H • t i a t»S3 t&S» - W S 1 jT\ ' fi /T\ *S> ! ) t 5 1 " — A -J ^ «• • • rj » v y A « 3 v 3 r , I A » n « ' / f — x f — . — i - r il ^/fN un "So - /V hv-'x*-'e Jsl A «ir " 'i \ V n A 1 1 V * 1 T n» • * * i —r u Vp/ * I "A l i a u t ) e t des h a u t e u r s virtuelles (en bas). L ' A N N É E G É O P H Y S I Q U E I N T E R N A T I O N A L E , E T C . 4 0 1 en f o n c t i o n des m o y e n n e s g l i s s a n t e s c o r r e s p o n d a n t e s d u n o m b r e de W o l f . 4 0 2 A . I I A D B E R T tice d'hiver s'explique p a r la h a u t e u r zénithale solaire, mais celui d ' é t é ne pourrait ètre expliqué qu'en i'aisant appel à d ' a u t r e s processus comme, p a r exemple, l'expansion thermique. Anomalies. Nous avons poursuivi l'observation des anomalies de l'ionosphère dont les plus remarquables ont été signalées dans le Bulletin mensuel du Laboratoire Ionospérique du Maroc (1). E n ce qui concerne la région F (F1 et F2), elles ont été classées ainsi: a) envolées, c'est-à-dire élévation rapide et anormale de la h a u t e u r virtuelle b) fourches c) ergots d) composante Z e) dilìusion 1 - sur t o u t e la g a m m e des fréquences occupée pal- la trace L ' A N N É E G É O P H Y S I Q U E I N T E R N A T I O N A L E , E T C . 4 0 3 2 - sui' les fréquences proches de la fréquence critique seulement (généralement avec bord inférieur net) 3 - sur les fréquences supérieures à la fréquence cri- tique (région G diffuse) 4 - diffusion en óventail 5 - diffusion p a r déplacement en fréquence de t o u t e la trace /) doublé trace. Yoici quelques précisions q u a n t aux aspects de ces anomalies: a) Envólées: Ne sont pas signalées les envolées qui se produisent quotidiennement en été vers 10 heures, mais les envolés sporadiques de 05 h et de 21 li (2), ainsi que celles qui se produisent à des heures t o u t à fait imprévues correspondant généralement à un é t a t magnétique per- turbò; le phénomène est souvent mondial, mais certainement, envolées ont un caractère plus locai dont la cause n ' a pas été élucidée. b) Fourches: Nous appelons fourches les branches supplémentaires au voisinage de la fréquence critique et a y a n t une courbure analogue aux branches normales ordinaire et extraordinaire. c) Ergots: Les ergots se distinguent des fourches en ce qu'ils se détachent des branches principales en suivant une courbure qui leui- est propre. Les écarts entre les fréquences critiques des ergots et des branches normales, sont les plus souvent des sous-multiples de la gy- rofréquence. Nous avons eu, depuis lors, l'occasion de faire des enregis- trements accélérés (un sondage toutes les dix secondes). Les vues sur film de 16 m m sont ensuite projetées à cadence cinématographique. Cela nous a permis de suivre l'évolution du phémomène, en particulier, au lever du soleil. Alors, qu'en général, les courbes se déplacent de fagon continue au f u r et à mesure de la montée du soleil au-dessus de l'horizon, il arrive certains jours q u ' u n ergot apparaisse brusquement près de la fréquence critique et descende rapidement le long de la trace, sa propre courbe se substituant finalement à l'ancienne. Le phénomène p e u t se répéter plusieurs fois, ou mème s'inverser, au cours d ' u n lever solaire. Là où il est le plus remarquable, c'est lorsque l'ergot de la branche ordi- naire vient se superposer à la branche extraordinaire de telle fagon qu'à la fin de l'évolution, la branche ordinaire nouvelle a pris la place de la branche extraordinaire, une branche nouvelle extraordinaire s ' é t a n t for- mée simultanément. Nous avons t o u t lieu de penser qu'on se trouve en face d ' u n phénomène de dérive engendré p a r des champs électrostatiques extérieurs, liés à un é t a t ionosphérique perturbé. 4 0 4 A . I I A D B E R T d) Gomposante Z: Le phénomène est rare à la l a t i t u d e de Casa- blanca, trop rare mème pour rechercher quelques corrélations avec d'autres phénomènes géophysiques. Seule u n e simultanéité de l'appa- rition de la composante Z en d ' a u t r e s latitudes pourrait présenter quelque intérèt. e) Diffusion: Ce phénomène est r a r e au Maroc, il est générale- ment lié a u x fortes p e r t u r b a t i o n s magnétiques: cependant, nous avons observé, p a r calme magnétique, de la diffusion en hiver au cours de pé- riodes anormalement froides. L a diffusion du t y p e 1 est probablement due à la turbulence en dessous de F. La diffusion du t y p e 5 est probablement due à u n e réflexion oblique se superposant à la t r a c e normale. f) Doublé trace: Ce phénomène semble d ù à une réflexion oblique sur une ride de l'ionosphère, il est cependant difficile d'expliquer pourquoi les échos d'ordre 2 sont dédoublés avec le m è m e écart en h a u t e u r que les échos d'ordre 1. Ce phénomène doit ètre de grande étendue car il a été observé les mèmes nuits à Casablanca et à Poitiers. I I . - C O U C H E F I . La stratiflcation de la région F en 7'\ et F2 est devenue de moins en moins m a r q u é e avec l'accroissment de l'activité solaire. L a mesure de / . F i est devenue de plus douteuse et le nombre des mesures possibles de plus en plus restreint. Nous donnons ci-dessous quelques valeurs des coefficients p et fm de la formule de Chapman: / = fm (cos z)p, obtenues g r a p h i q u e m e n t : 1957 Juin Juil. Aout S ept. Oct. Nov. Dèe. V (0,47) 0 , 2 9 0,22 — — — — U (6,56) 6,12 6 , 1 0 — — — — 1958 J anv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. V — — — - 0 , 3 8 0 , 2 2 0 , 2 8 0 , 2 6 U — — — 7,59 6,49 6 , 4 0 6 , 2 4 1958 Aout Sept. Oct. Nov. Dèe. Janv. 1959 V 0 , 2 1 0,32 — — — — fm 6 , 5 3 6,92 — ' — — — L ' A N N É E G É O P H Y S I Q U E I N T E R N A T I O N A L E , ETC. 4 0 5 R É G I O N E I . - C O T I C H E ET. Yoici les valeurs des paramètres de la formule de Chapman pour la région E normale: 1957 Juin Juil. Aout Sept. Oct. Nov. Dèe. V 0 , 3 5 0,34 0,35 0 , 3 1 0 , 3 0 0 , 3 3 0 , 2 9 U 4 , 2 3 4,19 4 , 1 0 4 , 2 1 4 , 3 0 4 , 6 6 4 , 5 8 1958 Janv. Févr. Mars Avril Mai Juin Juil. V 0 , 3 0 0,34 0,30 0,29 0,32 0 , 3 1 0 , 3 2 U 4 , 5 8 4 , 4 0 4,27 4,12 4 , 2 7 4 , 2 4 4,17 1958 Aout Sept. Oct. Nov. Dèe. Janv. 1959 V 0,32 0 , 2 8 0 , 2 5 0 , 3 3 0 , 3 3 0,32 u 4,27 4,17 4 , 0 4 4 , 3 1 4 , 4 4 4 , 5 2 I I . - C O T I C H E E2. Nous avons poursuivi son observation au cours de l'Année Géophy- sique Internationale et le caractère mondial de ses manifestations se trouve de plus en plus confirmé; nous renvoyons le lecteur à nos pré- cédentes publications citées en référence en a t t i r a n t à nouveau son at- tention sur l'intérèt d ' u n e étude générale du comportement de cette région intermédiaire entre la région F et la région E. I H . - C O T I C H E ES. Avec l'Année Géophysique Internationale, est entrée en vigueur la distinction des différents types d ' E „ mais si l'on fait la somme des oc- currences en fonction de l'heure, sans distinction de type, on constate que la courbe de densité d'occurrence présente: a) un m i n i m u m a v a n t le lever du soleil b) une montée rapide au lever du soleil c) une décroissance au milieu du jour (qui peut d'ailleurs n ' è t r e q u ' a p p a r e n t e p a r suite de l'absorption). d) u n deuxième m a x i m u m après le coucher du soleil. e) u n palier moyen ensuite, se m a i n t e n a n t jusqu'au creux qui précède le lever du soleil. Si m a i n t e n a n t , on distingue les différents types &'ES, on trouve q u a t r e types diurnes: E,H, ESC, ESI, ESS, un t y p e nocturne E,F, et un t y p e indifférent ESQ. 4 0 6 A . I I A D B E R T Les types diurnes sont essentiellement éphémères et les fréquences m a x i m u m v a r i a n t de facon erratique. Le t y p e nocturne est plus stable et il est génóralement formé p a r la dégénérescence d ' u n e formation plus épaisse, se détachent de F t dans la journée et descendant progressivement au cours de la deuxième p a r t i e de la journée. Cette formation est cataloguée soit E2, soit Esh suivant l'aspect des ionogrammes. L'ionisation sporadique de la région E semble avoir plusieurs causes. La fréquence d'occurence de Es est beaucoup plus grande en été qu'en hiver et les fréquences m a x i m u m s observées sont aussi plus élévées en été qu'en hiver; ainsi le nombre de jours p a r mois où f0Es, en 1957, a dépassé 5 Mc/s a a t t e i n t 30 en J u i l l e t et est descendu à 3 en Février; et celui où f0Es a dépassé 10 Mc/s a a t t e i n t 11 en Juillet alors qu'il est resté nul en J a n v i e r , Février, Mars, Avril, Octobre, Novembre, Décembre. La comparaison de divers graphiques laisse a p p a r a i t r e une tendance à une corrélation des pointes de E, avec le passage de centres d'activité solaires sur le méridien, a fortiori lorsque le passage de ces centres est accompagné d ' u n orage magnétique. L ' a u g m e n t a t i o n de la fréquence m a x i m u m , dans la soirée, alors que le soleil baisse sur l'horizon ou a mème disparu, demande l'intervention de processus d'ionisation autres que le rayonnement direct du soleil. L ' a u g m e n t a t i o n de la densité m a x i m u m d'ionisation coincidant avec l'abaissement et l'amincissement de la couclie, on peut invoquer soit une a u g m e n t a t i o n de densité p a r compression, soit u n e ionisation p a r choc, soit encore u n détachement p a r choc à p a r t i r d'ions négatifs. R E G I O N D La faible puissance du sondeur ne p e r m e t pas d'obtenir des échos sur les basses couches de l'ionosphère, mais l'enregistrement de champs de stations de radiodiffusion constitue un moyen d'investigation de ces régions. E n effet, l'augmentation de l'ionisation aux altitudes de l'ordre de 70 à 80 k m , sous l'effet de la h a u t e u r du soleil au dessus de l'horizon, fait varier l ' a m p l i t u d e moyenne du charnp en ondes décamétriques de fagon régulière. L a loi de variation de l'absorption, en fonction de la h a u t e u r zénitale solaire, est de la forme: d = A cos" Z . L'expórience effectuée au Maroc sur la réception d'Allouis (6200 Kn/s) a donné pour n la valeur de 0,79 (3). L ' A N N É E G É O P H Y S I Q U E I N T E R N A T I O N A L E , E T C . 4 0 7 E n dehors de la variation régnliére quotidienne, on observe des anomalies brutales lors des éruptions cliromospkériques. Les ondes dé- camétriques sont brusquement affaiblies ou totalement eoupées p e n d a n t une clurée de quelques niinutes à plusieurs dizaines de rainutes. Un phénomène concomitant se produit en ondes longues (4), mais eelles-ci sont t a n t ò t renforeées, t a n t ó t affaiblies. Nous avons été surpris de constater que sui' la fréquence de 200 Kc./s, en été, ce sont les renfor- cements qui. dominent, .alors. qu'en lnver c e sont les évanouissements (*). On sait que l'absorption d'une onde électromagnétique t r a v e r s a n t un plasma est proportionnelle à l'expression ty0 2v/(a)2 + v2) où co0 est la pulsation du plasma traversò, v la fréquence des cliocs et co la pulsa- tion de l'onde incidente. Si v < co, l'expression peut se réduire à cuoV/eo2 et l'absorption est alors proportionnelle au nombre des ehocs. Si, au contraire, v > co, l'espression se réduit à co02/v et l'absorption est, dans ce cas, inversement proportionnelle au nombre des chocs. P o u r l'onde de 200 Kc/s, co = 1,25 IO6. On sait q u ' u n e éruption chromosphérique est accompagné d ' u n rayonnement ultraviolet intense, c'est-à-dire que la proportion de photons d'énergie élevée, augmente. Toute énergie dépassant le potentiel d'ionisation é t a n t transformée en energie cinétique, la vitesse quadratique moyenne des électrons libres doit augmenter sous l'effet du rayonnement de l'éruption et p a r consé- quent le nombre des chocs doit augmenter. Puisqu'en été, l'absorption diminue lors d ' u n e éruption chromo- sphérique, il faudrait que v soit à cette époque supérieur à 1,25 IO8 et qu'il augmente plus vite que N \ p a r contre, puisqu'en hiver l'absorption augmente sous le mème elfet, il f a u d r a i t que v soit alors inférieur à 1,25 IO6. La mesure de l'altitude à laquelle se produit l'absorption est d'importan- ce primordiale et des moyens nouveaux, comme p a r exemple les fusées ou les satellites artifìciels, apporteront sans doute, des réponses plus directes aux questions posées. STJ M MARY In order to set the International Geophysical Year in the cyclie évolu- tion of solar activity, we have summarized each month of the year the curves of daily variations of the monthly hourly means of the criticai frequencies and virtual heights obtained after the beginning of ionospheric soundings in Marocco, i.e. since September 1951. 4 0 8 A . I I A D B E R T The seasonal effects is thus eliminated and the influence of solar cycle appears more evident. It is observed that due to the curves of criticai frequencies, the minimum solar activity occurred not long before January 1955, and that the new cycle has been happening since May 1955, a restarting of criticai frequencies was particularly accentuated durìng March-April 1956. On the contrary, as regards virtual heights, the influence of the solar cycle appears minimum, this latter tenda to assume higher vàlues only during the maximum period. RIASSUNTO Allo scopo di inquadrare l'Anno Geofisico Internazionale nell'evolu- zione ciclica dell'attività solare abbiamo riassunto, per ciascuno dei dodici mesi dell'anno, le curve delle variazioni diurne delle medie orarie mensili delle frequenze critiche e delle altezze virtuali ottenute dopo l'inizio dei son- daggi ionosferici nel Marocco, cioè dal Settembre 1951. L'effetto stagionale viene così eliminato e l'influenza del ciclo solare appare più netta. Si constata, per le curve delle frequenze critiche, che la minima attività solare si è avuta poco prima del Gennaio 1955 e che il nuovo ciclo si è mani- festato dal Maggio 1955, con una ripresa delle frequenze critiche particolar- mente accentuata durante i mesi di Marzo-Aprile 1956. Per quanto concerne le altezze virtuali, al contrario, l'influenza del ciclo solare appare minima, con tendenza quest'ultima ad assumere valori più elevati solamente all'epoca del massimo. B I B L I O G R A P H I E (*) HAUBERT A . , L'IonospJière à Casablanca — N o t e P r é l i m i n a i r e d u L . N . R . , N ° 168, 1953. « A n n a l e s du Serv. de P h y s . du Globe e t de Mèteo, de l ' I n s t . Se. Chérifien», X I V , 65-71, (1955), X V I I , 103-110, (1957), X I X , 73-77, (1959). t1) HAUBERT A . , Sur un phénomène de marèe ionosphérique observée à Casa- blanca. « A n n . du Serv. de P h y s . du Globe e t de Mèteo, du Maroc », X V I , 165-168, (1956). (3) HAUBERT A . , la partìcipaUon du Maroc à l'étude des relations soleil- ionosphère dans le cadre de VAnnée Géophysique Internationale. « A n n . du Serv. de P h y s . du Globe et de Métèo. du M a r o c » , X V I I I , 137-144. (1958). (4) HAUBERT A . , Le renforcement du cliamp en ondes longues et les évanouis- sements en ondes courtes, « J. A t m o s , a n d Terr. P h y s . », 13, 379-381, (1959). (5) HAUBERT E . , Les perturbations ionosphériques et la propagation des ondes longues, « J. A t m o s . a n d Terr. P h y s . » , 18, 71-72, (1960).