La superficie del sol se agita con energía y con frecuencia expulsa masas de plasma altamente magnetizado hacia la Tierra. A veces, estas eyecciones son lo suficientemente fuertes como para atravesar la magnetosfera, el escudo magnético natural que protege la Tierra, dañando satélites o redes eléctricas.Estos fenómenos meteorológicos espaciales pueden ser catastróficos.
Los astrónomos han estudiado la actividad del sol durante siglos con una comprensión cada vez mayor. Hoy en día, las computadoras son fundamentales para la búsqueda de comprender el comportamiento del sol y su papel en los eventos meteorológicos espaciales
La ley bipartidista PROSWIFT Promoción de la investigación y observación del clima espacial para mejorar la predicción del mañana, aprobada como ley en octubre de 2020, formaliza la necesidad de desarrollar mejores herramientas de predicción del clima espacial.
"El clima espacial requiere un producto en tiempo real para que podamos predecir los impactos antes de un evento, no solo después", explicó Nikolai Pogorelov, profesor distinguido de Ciencias Espaciales en la Universidad de Alabama en Huntsville, quien ha estado usando computadoras para estudiar el espaciometeorológico durante décadas. "Este tema, relacionado con los programas espaciales nacionales, el medio ambiente y otras cuestiones, se escaló recientemente a un nivel superior".
Para muchos, el clima espacial puede parecer una preocupación lejana, pero como una pandemia, algo que sabíamos que era posible y catastrófico, es posible que no nos demos cuenta de sus peligros hasta que sea demasiado tarde.
"No pensamos en eso, pero la comunicación eléctrica, el GPS y los dispositivos cotidianos pueden verse afectados por efectos climáticos espaciales extremos", dijo Pogorelov.
Además, EE. UU. Está planeando misiones a otros planetas y a la Luna. Todo requerirá predicciones muy precisas del clima espacial, para el diseño de naves espaciales y para alertar a los astronautas sobre eventos extremos.
Con fondos de la National Science Foundation NSF y la NASA, Pogorelov lidera un equipo que trabaja para mejorar el estado del arte en el pronóstico del tiempo espacial.
"Esta investigación, que combina ciencia intrincada, computación avanzada y observaciones interesantes, hará avanzar nuestra comprensión de cómo el Sol impulsa el clima espacial y sus efectos en la Tierra", dijo Mangala Sharma, Director del Programa de Clima Espacial en la División de Atmosférico y Geoespacio.Sciences en NSF. "El trabajo ayudará a los científicos a predecir los fenómenos meteorológicos espaciales y desarrollar la capacidad de recuperación de nuestra nación frente a estos posibles peligros naturales".
El esfuerzo multiinstitucional involucra a los Centros de Vuelo Espacial Goddard y Marshall, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y dos compañías privadas, Predictive Science Inc. y Space Systems Research Corporation.
Pogorelov usa la supercomputadora Frontera en el Centro de Computación Avanzada de Texas TACC, el noveno más rápido del mundo, así como sistemas de alto rendimiento en la NASA y el Centro de Supercomputación de San Diego, para mejorar los modelos y métodos en el corazóndel pronóstico del tiempo espacial.
La turbulencia juega un papel clave en la dinámica del viento solar y las eyecciones de masa coronal. Este fenómeno complejo tiene muchas facetas, incluido el papel de la interacción choque-turbulencia y la aceleración de iones.
"El plasma solar no está en equilibrio térmico. Esto crea características interesantes", dijo Pogorelov.
escribiendo en el Revista astrofísica en abril de 2021, Pogorelov, junto con Michael Gedalin Universidad Ben Gurion del Negev, Israel y Vadim Roytershteyn Instituto de Ciencias Espaciales describieron el papel de los iones de captación en retroceso en la aceleración de partículas cargadas en el universo., ya sea de origen interestelar o local, son recogidos por el plasma de viento solar magnetizado y se mueven radialmente hacia afuera desde el Sol.
"Algunas partículas no térmicas pueden acelerarse aún más para crear partículas energéticas solares que son particularmente importantes para las condiciones climáticas espaciales en la Tierra y para las personas en el espacio", dijo.
Pogorelov realizó simulaciones en Frontera para comprender mejor este fenómeno y compararlo con las observaciones de la Voyager 1 y 2, la nave espacial que exploró los confines de la heliosfera y ahora está proporcionando datos únicos del medio interestelar local.
Uno de los principales enfoques de la predicción del clima espacial es pronosticar correctamente la llegada de eyecciones de masa coronal, la liberación de plasma y el campo magnético que lo acompaña de la corona solar, y determinar la dirección del campo magnético que lleva consigo. Pogorelov'sEl estudio del equipo de iones de backstreaming ayuda a hacerlo, al igual que el trabajo publicado en Revista astrofísica en 2020 que utilizó un modelo magnetohidrodinámico basado en cuerdas de flujo para predecir el tiempo de llegada a la Tierra y la configuración del campo magnético de la eyección de masa coronal del 12 de julio de 2012. Magnetohidrodinámica se refiere a las propiedades magnéticas y el comportamiento de fluidos conductores de electricidad como el plasma, quejuega un papel clave en la dinámica del clima espacial.
"Hace quince años, no sabíamos mucho sobre el medio interestelar o las propiedades del viento solar", dijo Pogorelov. "Tenemos tantas observaciones disponibles hoy, que nos permiten validar nuestros códigos y hacerlos mucho más confiables."
Pogorelov es un co-investigador en un componente a bordo de la Sonda Solar Parker llamado SWEAP instrumento Solar Wind Electrons, Protons, and Alphas. Con cada órbita, la sonda se acerca al sol, proporcionando nueva información sobre las características deel viento solar.
"Pronto penetrará más allá de la esfera crítica donde el viento solar se vuelve magnetosónico superrápido, y tendremos información sobre la física de la aceleración y el transporte del viento solar que nunca antes habíamos tenido", dijo.
A medida que la sonda y otras nuevas herramientas de observación estén disponibles, Pogorelov anticipa una gran cantidad de datos nuevos que pueden informar e impulsar el desarrollo de nuevos modelos relevantes para la predicción del tiempo espacial. Por esa razón, junto con su investigación básica, Pogorelov está desarrollando un softwaremarco que es flexible, utilizable por diferentes grupos de investigación en todo el mundo y puede integrar nuevos datos de observación.
"Sin duda, en los próximos años, la calidad de los datos de la fotosfera y la corona solar mejorará drásticamente, tanto debido a los nuevos datos disponibles como a las formas nuevas y más sofisticadas de trabajar con datos", dijo.estamos tratando de construir software de una manera que si un usuario encuentra mejores condiciones de límites a partir de nuevas misiones científicas, será más fácil para ellos integrar esa información ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin, Centro de Computación Avanzada de Texas . Original escrito por Aaron Dubrow. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencias de revistas :
cite esta página :