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» » Un río de plasma, la protección contra el Sol

Referencia: MIT.edu .
por Jennifer Chu, 6 de marzo 2014

El campo magnético de la Tierra, o magnetosfera, se extiende desde el núcleo del planeta hacia el espacio, donde se encuentra con el viento solar, una corriente de partículas cargadas emitidas por el Sol. En su mayor parte, la magnetosfera actúa como un escudo para proteger a la Tierra de esta actividad solar de alta energía.


Pero cuando este campo está en contacto con el campo magnético del Sol, un proceso llamado "reconexión magnética", poderosas corrientes eléctricas del Sol puede transmitirse a la atmósfera terrestre, provocando tormentas geomagnéticas y fenómenos meteorológicos espaciales que pueden afectar a los aviones a gran altitud, así como a los astronautas de la estación Espacial Internacional.

Ahora los científicos del MIT y la NASA han identificado un proceso en la magnetosfera de la Tierra, que refuerza su efecto de protección, manteniendo la energía solar entrante en la bahía.

Al combinar las observaciones de la tierra y del espacio, el equipo observó una nube de partículas de plasma de baja energía que estaba a caballo a lo largo de líneas del campo magnético, viajando desde la atmósfera inferior de la Tierra hasta ese punto, a decenas de miles de kilómetros sobre la superficie, donde el campo magnético del planeta conecta con el del Sol. En esta región, que los científicos llaman el "punto de confluencia", la presencia del frío y el denso plasma retrasa la reconexión magnética, desafiando los efectos del Sol sobre la Tierra.

"El campo magnético de la Tierra protege la vida sobre la superficie del impacto de estas explosiones solares", explicaba John Foster, director asociado del Observatorio del Haystack del MIT. "La reconexión despoja de algo de nuestro escudo magnético y permite la fuga de energía, originando grandes y violentas tormentas. El plasma es atraído al espacio y ralentiza el proceso de reconexión, por lo que el impacto del Sol sobre la Tierra es menos violento."

Foster y sus colegas han publicado sus resultados en la edición de esta semana en Science. El equipo, compuesto por Philip Erickson, director científico de investigación en el Observatorio Haystack, así como por Brian Walsh y David Sibeck, del Goddard Space Flight Center de la NASA.

Mapeando el escudo magnético de la Tierra

Durante más de una década, los científicos del Observatorio Haystack han estudiado los fenómenos de plumas (eyecciones) de plasma utilizando una técnica basada en tierra llamada GPS-TEC, con la cual los científicos analizan las señales de radio transmitidas desde los satélites GPS a más de 1.000 receptores en tierra. Los grandes eventos del clima espacial, como las tormentas geomagnéticas, pueden alterar las ondas de radio entrantes, una distorsión que los científicos pueden utilizar para determinar la concentración de partículas de plasma de la atmósfera superior. Usando estos datos, se pueden reproducir mapas globales bidimensionales de los fenómenos atmosféricos, como las plumas de plasma.

Estas observaciones terrestres han ayudado a arrojar luz sobre las características clave de estas plumas, como la frecuencia con la que se producen, y lo que hace que algunas plumas sean más fuertes que otras. Pero como señala Foster, esta técnica de mapeo bidimensional nos ofrece una estimación única de cómo puede ser el clima espacial de estas regiones de baja altitud de la magnetosfera. Obtener una imagen más precisa en tres dimensiones de toda la magnetosfera requeriría observaciones directas desde el espacio.

Con este fin, Foster se acercó a Walsh con los datos de muestra de una pluma de plasma emergiendo de la superficie de la Tierra, y que se iba extendiendo hacia las capas inferiores de la magnetosfera durante una tormenta solar moderada, en enero de 2013. Walsh comprobó los datos frente a las trayectorias orbitales de tres naves espaciales que han estado dando vueltas a la Tierra, para estudiar las auroras de la atmósfera.

El resultado fue que, las tres naves espaciales cruzaron el punto de la magnetosfera en el que Foster había detectado la pluma de plasma desde el suelo. El equipo analizó los datos de cada nave, y encontró que la misma fría y densa pluma de plasma se extendía toda hasta la misma tormenta solar que hizo contacto con el campo magnético de la Tierra.

Un río de plasma

Foster dice que las observaciones desde el espacio validan las mediciones de tierra. Es más, la combinación de los datos basados ​​en tierra-espacio dan una imagen muy detallada del mecanismo de defensa natural de la magnetosfera de la Tierra.

"Esta alta densidad del frío plasma cambia cambia cada proceso cuando la física de plasma entra en contacto", apunta Foster. "Ralentiza la reconexión, y puede contribuir a la generación de ondas que, a su vez, acelera las partículas de otras partes de la magnetosfera. Así que es un proceso de recirculación realmente fascinante."

Al comparar Foster este fenómeno de la pluma con un "río de partículas", hace ver que no es diferente de la corriente del Golfo, una poderosa corriente oceánica que influye en la temperatura y otras propiedades de las aguas circundantes. En una escala atmosférica, las partículas de plasma pueden comportarse de manera similar, redistribuyéndose por toda la atmósfera para formar las plumas que "fluyen a través de un enorme sistema de circulación con muy diferentes consecuencias."

"Lo que estos tipos de estudios están mostrando es lo dinámico que resulta todo este sistema", añade Foster.

De Tony Mannucci, supervisor del Ionospheric and Atmospheric Remote Sensing Group de la NASA, apunta que a pesar de que otros han observado la reconexión magnética, no han mirado más de cerca los datos de Tierra para comprender esta conexión.

"Creo que este grupo fue muy creativo e ingenioso al utilizar estos métodos para inferir cómo las plumas de plasma afectan a la reconexión magnética", dice Mannucci, que no participó en la investigación. "Este descubrimiento de una conexión directa entre la nube de plasma y el escudo magnético que rodea la Tierra significa que un nuevo conjunto de observaciones basadas en tierra, y que se pueden utilizar para deducir lo que está ocurriendo en el espacio profundo, esto nos permite comprender y, posiblemente, pronosticar las implicaciones de las tormentas solares."


- Imagen. eyección de plasma solar.
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