El viento solar que golpea la magnetosfera del lado de la Tierra provoca turbulencias, como el aire sobre un ala. Los físicos de la Universidad de Rice han desarrollado nuevos métodos para caracterizar cómo influye el clima espacial en el lado nocturno.
Raramente hay silencio allí arriba. El viento solar fluye alrededor de la Tierra y navega hacia la noche, pero más cerca del planeta, las parcelas de plasma quedan atrapadas en la turbulencia y se hunden hacia la Tierra. Esa turbulencia causa grandes ondas en el plasma.
Con la ayuda de varias naves espaciales y herramientas informáticas desarrolladas durante la última década, los científicos de Rice dirigidos por el físico de plasma espacial Frank Toffoletto ahora pueden evaluar las ondas, llamadas ondas de flotabilidad, causadas por la turbulencia.
Estas ondas u oscilaciones se han observado en la delgada capa de flujo magnético a lo largo de la base de la lámina de plasma que se aleja del lado nocturno del planeta. La teoría de Rice es la primera en cuantificar su movimiento.
La teoría agrega otro elemento al Modelo de convección de arroz, un algoritmo establecido de décadas en desarrollo que ayuda a los científicos a calcular cómo reaccionará la magnetosfera interna y media a eventos como tormentas solares que amenazan satélites, comunicaciones y redes eléctricas enTierra.
El nuevo papel en Física espacial JGR por Toffoletto, el profesor emérito Richard Wolf y el ex alumno graduado Aaron Schutza comienza describiendo las burbujas - "flujos a granel explosivos" pronosticados por Wolf y el ex alumno de Rice Duane Pontius en 1990 - que caen hacia la Tierra a través de la cola de plasma.
Funcionalmente, son el reverso de las burbujas de aire flotantes que suben y bajan en la atmósfera debido a la gravedad, pero las burbujas de plasma responden a los campos magnéticos. Las burbujas de plasma pierden la mayor parte de su impulso al momento de tocar tierraEl límite teórico similar a un filamento entre la lámina de plasma interna y la plasmasfera protectora.
Eso establece el límite de frenado en una suave oscilación, que dura unos minutos antes de estabilizarse nuevamente. Toffoletto comparó el movimiento con una cuerda de guitarra pulsada que rápidamente vuelve al equilibrio.
"El nombre elegante para esto es el modo propio", dijo. "Estamos tratando de descubrir los modos propios de baja frecuencia de la magnetosfera. No se han estudiado mucho, aunque parecen estar asociados con la dinámicainterrupciones en la magnetosfera "
Toffoletto dijo que el equipo de Rice descubrió en los últimos años a través de simulaciones que la magnetosfera no siempre responde de manera lineal a la fuerza motriz constante del viento solar.
"Obtiene todo tipo de modos de onda en el sistema", dijo, explicando que los flujos masivos en ráfagas son uno de esos modos. "Cada vez que una de estas cosas entra volando, cuando golpean la región interior, básicamente alcanzan supunto de equilibrio y oscilan con una cierta frecuencia. Encontrar esa frecuencia es de lo que trata este artículo "
Medido por la nave espacial THEMIS, los períodos de estas ondas son de unos minutos y las amplitudes son a menudo más grandes que la Tierra.
"Comprender la frecuencia natural del sistema y cómo se comporta puede decirnos mucho sobre las propiedades físicas del plasma en el lado nocturno, su transporte y cómo podría estar relacionado con la aurora", dijo. "Muchos de estoslos fenómenos aparecen en la ionosfera como estructuras aurorales, y no entendemos de dónde provienen estas estructuras ".
Toffoletto dijo que los modelos sugieren que las ondas flotantes pueden desempeñar un papel en la formación de la corriente del anillo que consiste en partículas cargadas que fluyen alrededor de la Tierra, así como subtormentas magnetosféricas, todas las cuales están conectadas a la aurora.
Dijo que no hace más de una década, muchas simulaciones de magnetosfera "se verían muy uniformes, algo aburridas". El grupo Rice está colaborando con el Laboratorio de Física Aplicada para incluir el Modelo de convección del arroz en un código de magnetosfera global recientemente desarrollado llamado"Gamera", que lleva el nombre del monstruo ficticio japonés.
"Ahora, con tales modelos de mayor resolución y métodos numéricos mucho mejores, estas estructuras están comenzando a aparecer en las simulaciones", dijo Toffoletto. "Este documento es una pequeña pieza del rompecabezas que estamos armando sobre cómoel comportamiento del sistema. Todo esto juega un papel importante en la comprensión de cómo funciona el clima espacial y cómo eso a su vez impacta la tecnología, los satélites y los sistemas terrestres ".
El mismo Modelo de convección del arroz se actualizó este mes en un documento dirigido por el ex alumno de Rice Jian Yang, ahora profesor asociado de ciencias de la Tierra y el espacio en la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur, Shenzhen, China.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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