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Los fuertes vientos impulsan los campos eléctricos en la atmósfera superior

Fecha :
29 de noviembre de 2021
Fuente :
Centro de vuelos espaciales de la NASA / Goddard
Resumen :
Utilizando observaciones de la misión ICON de la NASA, los científicos presentaron las primeras mediciones directas de la dínamo teorizada desde hace mucho tiempo en el borde del espacio: un generador eléctrico impulsado por el viento que se extiende por el globo a más de 60 millas por encima de nuestras cabezas. La dínamo se agita en elionosfera, el límite con carga eléctrica entre la Tierra y el espacio. Está impulsado por vientos de marea en la atmósfera superior que son más rápidos que la mayoría de los huracanes y se elevan desde la atmósfera inferior, creando un entorno eléctrico que puede afectar los satélites y la tecnología en la Tierra.
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Lo que sucede en la Tierra no se queda en la Tierra.

Utilizando observaciones de la misión ICON de la NASA, los científicos presentaron las primeras mediciones directas de la dínamo teorizada desde hace mucho tiempo de la Tierra en el borde del espacio: un generador eléctrico impulsado por el viento que se extiende por el globo a más de 60 millas por encima de nuestras cabezas. La dínamo se agita en elionosfera, el límite con carga eléctrica entre la Tierra y el espacio. Está impulsado por vientos de marea en la atmósfera superior que son más rápidos que la mayoría de los huracanes y se elevan desde la atmósfera inferior, creando un entorno eléctrico que puede afectar los satélites y la tecnología en la Tierra.

"La mitad del movimiento del plasma se puede atribuir a los vientos que observamos allí mismo en esa misma línea de campo magnético", dijo Immel. "Eso te dice que es una observación importante que debes hacer si quieres predecir qué es el plasmahaciendo."

El primer año de observaciones de ICON coincidió con el mínimo solar, la fase tranquila del ciclo de actividad de 11 años del Sol. Durante este tiempo, el comportamiento del Sol fue un zumbido bajo y constante. "Sabemos que el Sol no está haciendo mucho, pero vimosmucha variabilidad desde abajo, y luego cambios notables en la ionosfera ", dijo Immel. Eso les dijo a los investigadores que podían descartar al Sol como la principal influencia.

A medida que el Sol se acelera a su fase activa, los científicos podrán estudiar cambios e interacciones más complejos entre el espacio y la atmósfera de la Tierra.

Immel dijo que está emocionado de tener esta confirmación de las teorías de la ionosfera de larga data. "Encontramos la mitad de lo que hace que la ionosfera se comporte como lo hace allí mismo en los datos", dijo. "Esto es lo que queríamos saber.. "

Aún así, dijo Maute, "Esto deja espacio para explorar qué más está contribuyendo al comportamiento de la ionosfera".

Las mareas se elevan por el cielo, aumentando su fuerza y ​​creciendo antes de atravesar la ionosfera. La dinamo eléctrica zumba en respuesta.

Los científicos analizaron el primer año de datos de ICON y encontraron que los vientos de gran altitud influyen fuertemente en la ionosfera. "Seguimos el patrón de cómo se mueve la ionosfera y había una estructura clara en forma de onda", dijo Harding. Cambios enel viento, explicó, correspondía directamente a la danza del plasma a 370 millas sobre la superficie de la Tierra.

Cuanto más se aleja la atmósfera de la superficie, más delgada se vuelve y menos turbulencia hay para interrumpir estos movimientos. Eso significa que las pequeñas mareas generadas cerca de la superficie pueden crecer mucho más cuando alcanzan la atmósfera superior. "Cambios en elLos vientos hacia arriba están controlados principalmente por lo que sucede debajo ", dijo Harding.

Las nuevas mediciones del viento de ICON ayudan a los científicos a comprender estos patrones de mareas que se extienden por todo el mundo y sus efectos.

En la mayoría de los generadores, estos componentes están estrechamente unidos para que se mantengan y actúen de manera predecible. Pero la ionosfera es libre de moverse como quiera. "La corriente genera su propio campo magnético, que combate el campo magnético de la Tierra a medida que pasa".Immel dijo: "Así que terminas con un cable tratando de alejarte de ti. Es un generador desordenado".

Seguir los caprichos de la ionosfera es clave para predecir los impactos potenciales del clima espacial. Dependiendo de la dirección en la que sople el viento, el plasma de la ionosfera se dispara hacia el espacio o cae en picada hacia la Tierra. Este comportamiento es el resultado del tira y afloja entre losionosfera y campos electromagnéticos de la Tierra.

La dínamo, que se encuentra en el extremo inferior de la ionosfera, ha sido un misterio durante tanto tiempo porque es difícil de observar. Demasiado alta para globos científicos y demasiado baja para satélites, ha eludido muchas de las herramientas que los investigadores tienen que estudiar.espacio cercano a la Tierra. ICON está especialmente equipado para investigar esta parte de la ionosfera desde arriba aprovechando el brillo natural de la atmósfera superior para detectar el movimiento del plasma.

ICON observa simultáneamente vientos poderosos y plasma migratorio. "Esta fue la primera vez que pudimos decir cuánto contribuye el viento al comportamiento de la ionosfera, sin ninguna suposición", dijo Astrid Maute, otra coautora del estudio y científica de ICON en el NationalCentro de Investigación Atmosférica en Boulder, Colorado.

Solo en la última década, dijo Immel, los científicos se han dado cuenta de cuánto varían esos vientos crecientes. "No se esperaba que la atmósfera superior cambiara rápidamente", dijo. "Pero lo hace, día a día. NosotrosEstoy encontrando que todo esto se debe a cambios impulsados ​​desde la atmósfera inferior ".

energía eólica

Son familiares los vientos que rozan la superficie de la Tierra, desde suaves brisas hasta fuertes ráfagas que soplan en un sentido y luego en el otro.

Los vientos a gran altitud son una bestia diferente. De 60 a 95 millas sobre el suelo, en la termosfera inferior, los vientos pueden soplar en la misma dirección a la misma velocidad, alrededor de 250 mph, durante unas pocas horas a la vez.antes de cambiar repentinamente de dirección en comparación, los vientos de los huracanes de categoría 5 más fuertes tienen una velocidad de 157 mph o más.

Estos cambios dramáticos son el resultado de ondas de aire, llamadas mareas, que nacen en la superficie de la Tierra cuando la atmósfera inferior se calienta durante el día y luego se enfría por la noche. Surgen a través del cielo todos los días, llevando cambios desde abajo.

El nuevo trabajo, publicado hoy en Ciencias de la naturaleza de la naturaleza , mejora nuestra comprensión de la ionosfera, lo que ayuda a los científicos a predecir mejor el clima espacial y a proteger nuestra tecnología de sus efectos.

Lanzado en 2019, ICON, abreviatura de Ionospheric Connection Explorer, es una misión para desenredar cómo el clima de la Tierra interactúa con el clima en el espacio. Las señales de radio y GPS atraviesan la ionosfera, que alberga auroras y la Estación Espacial Internacional. Vacíobolsas o densos hinchazones de partículas cargadas eléctricamente pueden interrumpir estas señales.

Los científicos que estudian la atmósfera y el clima espacial han incluido durante mucho tiempo la dínamo de la Tierra en sus modelos porque sabían que tenía efectos importantes. Pero con poca información, tuvieron que hacer algunas suposiciones sobre cómo funciona. Los datos de ICON son la primera observación concretade los vientos que alimentan la dínamo, que eventualmente influyen en el clima espacial, para alimentar esos modelos.

"El primer año de ICON en el espacio ha demostrado que predecir estos vientos es clave para mejorar nuestra capacidad de predecir lo que sucede en la ionosfera", dijo Thomas Immel, investigador principal de ICON en la Universidad de California, Berkeley, y autor principal del nuevo estudio.

generador de cielo de la Tierra

La ionosfera es como un mar de partículas cargadas eléctricamente, creado por el Sol y entremezclado con la atmósfera superior neutra. Intercalada entre la Tierra y el espacio, la ionosfera responde a los cambios tanto del Sol arriba como de la Tierra abajo. ¿Cuánta influencia vienede cada lado es lo que los investigadores están interesados ​​en averiguar. Al estudiar un año de datos de ICON, los investigadores encontraron que gran parte del cambio que observaron se originó en la atmósfera inferior.

Los generadores funcionan moviendo repetidamente un conductor portador de electricidad, como un cable de cobre, a través de un campo magnético. Llena de gases cargados eléctricamente llamados plasma, la ionosfera actúa como un cable, o más bien, como una maraña de cables: Electricidadfluye a través. Al igual que la dínamo en el núcleo de la Tierra, la dínamo en la atmósfera produce campos electromagnéticos a partir del movimiento.

Los fuertes vientos en la termosfera, una capa de la atmósfera superior conocida por sus altas temperaturas, empujan el plasma portador de corriente en la ionosfera a través de líneas invisibles de campo magnético que forman un arco alrededor de la Tierra como una cebolla. El viento tiende a empujar con fuerza, positivamentepartículas cargadas más que pequeños electrones cargados negativamente. "Se obtienen ventajas que se mueven de manera diferente a las negativas", dijo el coautor Brian Harding, físico de la Universidad de California, Berkeley. "Eso es una corriente eléctrica".

Video sobre los fuertes vientos que alimentan el campo eléctrico en la atmósfera superior de la Tierra : http://www.youtube.com/watch?v=pt9RCMZmMkc


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Centro de vuelos espaciales de la NASA / Goddard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Thomas J. Immel, Brian J. Harding, Roderick A. Heelis, Astrid Maute, Jeffrey M. Forbes, Scott L.Inglaterra, Stephen B. Mende, Christoph R. Englert, Russell A. Stoneback, Kenneth Marr, John M. Harlander, Jonathan J. Makela. Regulación de las velocidades del plasma ionosférico por vientos termosféricos . Ciencias de la naturaleza de la naturaleza , 2021; DOI: 10.1038 / s41561-021-00848-4

cite esta página :

NASA / Goddard Space Flight Center. "Los fuertes vientos impulsan los campos eléctricos en la atmósfera superior". ScienceDaily. ScienceDaily, 29 de noviembre de 2021. .
NASA / Goddard Space Flight Center. 2021, 29 de noviembre. Los fuertes vientos impulsan los campos eléctricos en la atmósfera superior. ScienceDaily . Obtenido el 29 de noviembre de 2021 de www.science-things.com/releases/2021/11/211129172751.htm
NASA / Goddard Space Flight Center. "Los fuertes vientos impulsan los campos eléctricos en la atmósfera superior". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/11/211129172751.htm consultado el 29 de noviembre de 2021.

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