Una nueva investigación de DTU y socios del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Universidad de New Brunswick muestra que las erupciones en la superficie del Sol no solo envían explosiones de partículas energéticas a la atmósfera de la Tierra causando perturbaciones en el campo magnético de nuestro planeta, sino que también pueden disminuir extrañamentenúmero de electrones libres en grandes áreas en la región polar de la ionosfera.
Las erupciones en la superficie del Sol, también llamadas tormentas solares, desencadenan tormentas geomagnéticas y esto generalmente causa perturbaciones a nivel mundial en la ionosfera y la magnetosfera, que es la región de la atmósfera gobernada principalmente por el campo magnético de la Tierra.
Ahora, una nueva investigación muestra que estas erupciones en la superficie del sol no solo envían ráfagas de partículas energéticas a la atmósfera de la Tierra causando perturbaciones en el campo magnético, sino que también pueden disminuir significativamente la cantidad de electrones libres sobre grandes áreas en la región polar de la región polarionosfera: la parte ionizada de la atmósfera superior.
"Hemos realizado extensas mediciones asociadas con una tormenta geomagnética específica sobre el Ártico en 2014, y aquí hemos encontrado que los electrones en grandes cantidades casi se aspiraron de áreas que se extienden entre 500 y 1000 kilómetros. Ocurre justo al sur de unárea con fuertes aumentos en la densidad de electrones, llamados parches ", dijo el profesor Per Høeg de DTU Space.
La nueva investigación ha sido realizada por el Instituto Nacional de Investigación Espacial de la Universidad Técnica de Dinamarca DTU Space y colaboradores internacionales colaboradores del Laboratorio de Propulsión a Chorro JPL de la NASA y la Universidad de Nuevo Brunswick UNB.
Un mecanismo sorprendente en juego
La investigación indica que hay un mecanismo sorprendente y previamente desconocido en juego en las tormentas geomagnéticas.
La actividad solar generalmente tiende a aumentar la tasa de ionización en la atmósfera y, por lo tanto, la densidad de electrones libres en la ionosfera o mover los electrones a las capas polares. La investigación muestra que puede ocurrir lo contrario, un agotamiento de electrones.
"Es un descubrimiento sorprendente; uno que no esperábamos. Pero ahora podemos ver que sucede en otros conjuntos de datos de Canadá, que indirectamente respaldan nuestras nuevas observaciones", dijo Per Høeg.
La nueva investigación también proporciona una serie de otras ideas que aumentan la comprensión de cómo tales tormentas geomagnéticas afectan la atmósfera de la Tierra y posiblemente podrían conducir a una mejor comunicación y navegación por radio en todo el Ártico.
Los resultados de la investigación se publicaron en la revista científica de la Unión Geofísica Americana, Radio Science, y aparecieron en su portada.
El descubrimiento es una pieza importante del rompecabezas para comprender las tormentas geomagnéticas y su impacto en la ionosfera de la Tierra. Las tormentas geomagnéticas importantes pueden poner en peligro a los astronautas de la Estación Espacial Internacional y de las futuras misiones espaciales interplanetarias, dañar los satélites, provocar fallos en las comunicaciones de radio, y dañar las redes y tuberías de electricidad y, por lo tanto, tener consecuencias extensas y costosas para la sociedad. Estudiar y comprender las tormentas geomagnéticas son, por lo tanto, fundamentales para la seguridad pública y financiera mundial.
Los campos magnéticos del Sol y la Tierra se conectan
El fenómeno conocido de agregar electrones a la ionosfera también ocurre en latitudes altas.
Ocurre porque el campo magnético del sol, transportado junto con la corriente de partículas después de una erupción solar, interfiere con el propio campo magnético de la Tierra, conectándose fundamentalmente con él. Las partículas, incluidos los electrones, en el estallido solar pueden penetrar la ionosfera, siguiendo la de la Tierralíneas de campo magnético, que convergen en los polos.
La explicación para este fenómeno radica probablemente en los procesos que tienen lugar en el campo magnético de la Tierra en la dirección alejada del Sol. Se producen cambios masivos en la composición del campo magnético en el área entre el viento solar, la corriente de partículas energéticas que fluyendel sol, y del campo magnético de la Tierra, y esto desencadena poderosas transferencias de energía.
"El precursor del fenómeno es una erupción violenta en la superficie del sol, llamada eyección de masa coronal, o CME, donde el sol burbujea y lanza plasma magnetizado 'caliente' en forma de iones y electrones muy energéticos en eldirección de la Tierra ", dijo Per Høeg.
La tormenta geomagnética en la ionosfera sobre el Ártico en febrero de 2014 se midió a través de satélites y desde estaciones terrestres. Entre otros sensores, la red GPS GNET en Groenlandia proporcionó una gran cantidad de datos.
Factores críticos en la navegación por satélite
La investigación va más allá del descubrimiento de electrones que son absorbidos por la ionosfera durante las tormentas solares.
"Hay dos aspectos de la investigación. Primero, se puede usar con fines prácticos; también hay una parte teórica, que trata sobre una comprensión fundamental de estos fenómenos", dijo Tibor Durgonics, estudiante de doctorado.en DTU Space y el autor principal del nuevo artículo en Radio Science.
"Nuestro trabajo puede ayudar a hacer que la navegación sea más segura durante las tormentas geomagnéticas en el Ártico. A través de la nueva investigación, hemos identificado algunos factores críticos que afectan la calidad de la navegación por satélite, y analizamos la probabilidad de cuándo pueden ocurrir estos factores.descubrimos que a un nivel más teórico, este tipo de tormentas pueden eliminar electrones de la ionosfera, que es lo contrario de lo que uno esperaría intuitivamente ".
Cuando el campo magnético en las erupciones solares impacta el campo magnético de la Tierra en la ionosfera, sus campos de fuerza se fusionan y, a través de una serie de procesos físicos complejos, finalmente causan áreas inestables en la ionosfera llamadas parches. Estos parches se extienden sobre grandes áreas de 500a 1000 km cerca del poste y también dan lugar a fuertes exhibiciones de luces del norte.
Interfiere con los sistemas de navegación y comunicación
El conocimiento de las tormentas geomagnéticas es importante ya que las comunicaciones a través de satélites y canales de radio terrestres pueden verse afectadas. Las tormentas pueden interrumpir las señales del GPS y otros satélites y pueden causar cortes de electricidad generalizados, como sucedió en Suecia en 2003 y Canadá en 1989.
"Cada vez es más importante poder gestionar el impacto de las tormentas geomagnéticas, ya que cada vez más de nuestra infraestructura depende de señales de radio para comunicaciones y navegación. Por lo tanto, estamos trabajando para poder describir y predecir los cambios geofísicosen latitudes altas, con mayor precisión, de modo que, entre otras cosas, puedan tenerse en cuenta en el diseño y operación de futuros sistemas de comunicaciones ", explica Per Høeg.
Per Høeg espera que el trabajo en DTU Space, además de garantizar una mejor comprensión del fenómeno, pueda ayudar en el desarrollo y la operación de los sistemas de comunicaciones y navegación, y tener en cuenta las condiciones durante las tormentas geomagnéticas para que la aeronave y el envío puedan operar de manera eficiente ycon seguridad en el área
"Estamos viendo un gran interés en este campo. Nuestros últimos resultados en particular han atraído la atención de las instituciones de investigación estadounidenses y canadienses", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Dinamarca DTU . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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