La energía del viento solar interactuando con la 'burbuja' magnetosférica alrededor de la Tierra crea ondas de energía que parecen detenerse.
Este nuevo hallazgo, de una investigación dirigida por científicos imperiales, mejora nuestra comprensión de las condiciones alrededor de la Tierra que contribuyen al "clima espacial", que puede afectar nuestra tecnología desde los satélites de comunicaciones en órbita hasta las líneas eléctricas en tierra.
“Es similar a lo que sucede si tratas de subir una escalera mecánica descendente. Parecerá que no te mueves en absoluto, aunque te esfuerces mucho”. — Dr. Martín Archer
El Sol libera una corriente de partículas cargadas llamada viento solar. En la superficie de la Tierra, estamos protegidos de este aluvión por la magnetosfera, una burbuja creada por el campo magnético de la Tierra.
Cuando el viento solar golpea la magnetosfera, se transfieren ondas de energía a lo largo del límite entre los dos. Los científicos pensaron que las olas deberían ondular en la dirección del viento solar, pero el nuevo estudio, publicado recientemente en Nature Communications, revela que algunas ondas hacen justo lo contrario.
Ondas estacionarias
Anteriormente, el investigador principal, el Dr. Martin Archer, del Departamento de Física de Imperial, y sus colegas establecieron el El límite de la magnetosfera vibra como un tambor.. Cuando un pulso similar a una baqueta del viento solar golpea el frente de nuestra burbuja magnetosférica, las ondas corren hacia los polos magnéticos de la Tierra y se reflejan de regreso.
El último trabajo considera las ondas que se forman en toda la superficie de la magnetosfera, utilizando una combinación de modelos y observaciones de los satélites THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) de la NASA.
Los investigadores descubrieron que cuando los pulsos del viento solar golpean la magnetosfera, las ondas que se forman no sólo corren de un lado a otro a lo largo de las líneas de campo de la Tierra, sino también viajes contra el viento solar.
Película de los resultados de la simulación en el ecuador (izquierda) y el meridiano del mediodía (derecha). El límite de la magnetosfera (negro) se mueve debido a las ondas superficiales, que comprimen (rojo) o enrarecen (azul) la magnetosfera. Las oscilaciones también se han convertido en audio de acompañamiento.
El equipo usó modelos para ilustrar cómo la energía del viento proveniente del Sol y la de las olas que van en su contra podrían cancelarse entre sí, creando "ondas estacionarias" que implican mucha energía pero que parecen no ir a ninguna parte.
El Dr. Archer dijo: “Es similar a lo que sucede si tratas de subir una escalera mecánica descendente. Parecerá que no te mueves en absoluto, aunque te esfuerces mucho”.
Estas ondas estacionarias pueden persistir más tiempo que las que viajan con el viento solar. Eso significa que están más tiempo para acelerar partículas en el espacio cercano a la Tierra, lo que genera impactos potenciales en regiones como los cinturones de radiación de la Tierra, la aurora o la ionosfera.
Los investigadores también dicen que las ondas estacionarias pueden ocurrir en otras partes del universo, desde las magnetosferas de otros planetas hasta la periferia de los agujeros negros.
ondas de sonido
Los investigadores también tradujeron las señales electromagnéticas de los satélites THEMIS en audio, lo que nos permitió escuchar los sonidos de las ondas que viajan a través del límite magnetosférico.
Compresiones y rarefacciones de la magnetosfera medidas por los satélites THEMIS convertidas en sonido audible.
El Dr. Archer agregó: “Mientras que en una simulación podemos ver lo que sucede en todas partes, los satélites solo pueden medir estas ondas donde solo nos brindan series de tiempo, líneas onduladas. Este tipo de datos en realidad se adapta mejor a nuestro sentido del oído que a la vista, por lo que escuchar los datos a menudo puede darnos una idea más intuitiva de lo que está sucediendo.
“Puede escuchar el sonido de respiración profunda de las ondas superficiales estacionarias que persisten en todo momento, aumentando en volumen a medida que golpea cada pulso. Los sonidos más agudos, asociados con otros tipos de ondas, no duran tanto”.
Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Sorprendentes ondas estacionarias en el borde de la burbuja magnética de la Tierra encontradas en datos de la NASA.
Referencia: "Las ondas de la magnetopausa que van contra el flujo forman ondas de superficie estacionarias azimutales" por MO Archer, MD Hartinger, F. Plaschke, DJ Southwood y L. Rastaetter, 6 de octubre de 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-25923-7
