Nasa, las naves espaciales siguen la pista de la energia del Sol en el espacio

Los científicos han proporcionado los detalles más completos de la energía del Sol que viaja y como se precipita alrededor de la magnetosfera de la Tierra. La Comprensión de la energía de los cambios del Sol que experimenta cuando viaja lejos y sale al espacio es crucial para los científicos, de alcanzar su meta de algún día predecir la aparición de clima espacial que crea efectos tales como las brillantes luces de la aurora o interrupciones en las comunicaciones por radio en la Tierra.

 

El 03 de julio de 2012, ocho naves espaciales estaban alineadas en el lado nocturno de la Tierra, permitiendo a los científicos rastrear energía magnética del Sol que se trasladó por Tierra, a conectar en un punto a mitad de camino a la Luna y luego se extendió a través de la parte trasera del ambiente magnético de la Tierra, el campo.

Crédito de la imagen: NASA/SVS

 

Aprovechando una alineación sin precedentes de ocho satélites a través del vasto entorno magnético campo que rodea la Tierra en el espacio, incluyendo la NASA ARTEMIS y THEMIS, los científicos tienen ahora completos detalles del viaje de la energía a través de un proceso que forma la aurora, llamada un substorm (subtormenta). Sus resultados, publicados en la revista Science el 27 de septiembre de 2013, demostró que los pequeños acontecimientos que tenían lugar en el transcurso de un milisegundo pueden resultar en los flujos de energía que durar hasta media hora y cubren una superficie 10 veces mayor que la Tierra.

 

"Una de las características únicas de nuestro campo de investigación es que las cosas microscópicas a veces pueden ejecutar todo el programa," dice David Sibeck, el científico del proyecto para ARTEMIS y THEMIS de la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland "las causas más pequeñas pueden tener consecuencias globales. Eso no es típico en el clima terrestre donde no tienes que mirar un pequeño punto en el mapa del tiempo para entender un huracán todo."

 

Tratando de entender cómo gigantescas explosiones en el Sol pueden crear efectos meteorológicos en el espacio implica rastrear la energía desde el evento original todo el camino a la Tierra. No es como vigilando a un personaje en una obra con muchos cambios de vestuario, porque la energía cambia de forma con frecuencia a lo largo de su viaje: la energía magnética provoca erupciones que conducen a la energía cinética cuando las partículas precipitan energía lejos, o térmica como calientan las partículas. Cerca de la Tierra, la energía se puede cambiar una vez más a través de todas estas formas.

 

La mayoría de las grandes y pequeñas características de substorms llevará a cabo en gran medida en la porción del ambiente magnético de la Tierra llamado el campo. La Tierra se encuentra dentro de una burbuja magnética grande llamada la Magnetosfera. Como las órbitas de la tierra alrededor del sol, el viento solar de las corrientes del sol más allá de la burbuja, una lágrima se extienden hacia el exterior. El campo es el punto largo de la lágrima a más de 1 millón kilómetros en el lado nocturno de la Tierra que se arrastra hacia fuera. Las órbitas de la Luna y de la Tierra mucho más cercana, unos 240.000 kilómetros, cruzando dentro y fuera del campo.

 

Nota Quelonia: La Luna no gira alrededor de la Tierra. La Luna y la Tierra giran alrededor de un punto común.

 

El seguimiento de cómo estos pequeños eventos pueden tener efectos meteorológicos a gran escala espacial requiere observatorios ubicados a lo largo de todo el sistema. Para ayudar con este esfuerzo, en julio de 2011, dos de las cinco naves espaciales THEMIS (historia de eventos e interacciones macroescala durante Substorms) se la movió en lugar alrededor de la Luna para un punto de vista diferente en el campo, a través del cual la Luna viaja una vez al mes. La NASA había retitulado estas dos naves la misión ARTEMIS para aceleración, reconexión, turbulencia y Electrodinámica de la interacción de la Luna con el Sol. Una vez al año, todas las órbitas de la nave espacial THEMIS y ARTEMIS se alinean en el campo juntas. En la conjunción más reciente, en julio de 2012, un substorm ocurrió. Durante el mismo período, el conjunto Japan Aerospace Exploration Agency/NASA misión Geotail y la Administración Nacional Oceánica y atmosférica de 13 VA y VA 15 estaban también en el campo.

 

 

Esta simulación narrada muestra cómo la energía se mueve en el lado nocturno de la Tierra. Crédito de la imagen: NASA Goddard; simulación por cortesía de J.Raeder/UNH

Con ocho naves espaciales haciendo observaciones a la vez, los científicos tenían una visión global de cómo la energía en cualquier región dada se ha movido y transformada en otros tipos de energía.

"Es un trabajo meticuloso de la contabilidad,", dice Vassilis Angelopoulos, el investigador de principio de ARTEMIS y THEMIS en la Universidad de California en Los Ángeles y el primer autor en el papel de la ciencia. "Con todas estas naves espaciales pasando continuamente a través del sistema de medición, podemos rastrear la energía total y ver dónde y cuándo se convierte en diferentes tipos de energía. Y brindó por el esfuerzo!

Los científicos han observado mucho del viaje de la energía a través de un substorm antes. Cuando las corrientes de viento solar del Sol se puede conectar con el frente de la Magnetosfera de la Tierra. Como se unen los dos conjuntos de campos magnéticos, un proceso llamado reconexión magnética transforma la energía del viento solar avance en una explosión que envía las partículas y campos magnéticos alrededor del planeta hacia el lado lejano de la Tierra. Aquí, los campos vuelva a conectar otra vez creando un estallido que convierte la energía magnética en la aceleración de partículas y de calefacción. Sólo dónde y cómo esta energía convertida al movimiento de partículas, sin embargo, ha sido clara.

Los detalles de lo que ocurrió simultáneamente en las observaciones siguientes requiere de muchas naves espaciales. Mientras el evento de reconexión magnética se pasó en un específico en algún lugar a mitad de camino entre la Tierra y la órbita de la Luna en una región sólo unos cientos de kilómetros de diámetro, este no es el principal lugar donde la energía se convierte. Regiones, etiquetadas como "frentes de reconexión" en el periódico, aumentaron alejándose del punto original de reconexión--se propaga hacia la Tierra y una se mudó, delante de la Luna y en el campo. Estos frentes son como hojas de corriente, una pared precipitándose en cada dirección, continuando convertiendo la energía  hasta 30 minutos después. La energía hacia la Tierra en movimiento ayuda a crear la aurora y también canaliza en los donuts gigantes de radiación alrededor de Tierra llamados los cinturones de radiación.

"La cantidad de energía que se convierte es comparable a la generación de energía eléctrica en la Tierra de todas las fuentes en cualquier momento. Y sucede durante 30 minutos,"dice Angelopoulos. "La cantidad de energía liberada es equivalente a un terremoto de 7,1 grados Richter".

El hecho de que esta energía puede moverse tan dramáticamente es no en sí misma sorprendente. Los científicos tienen sin duda sugerido previamente tales cosas basadas en modelos de computadora. Pero es sólo con una flota de naves espaciales que los científicos pueden confirmar la ubicación y la naturaleza exacta del proceso, sin mencionar aprendiendo algo nuevo como lo continuo y a largo plazo la energía el proceso de conversión es después del evento de reconexión magnética inicial.

En finales de 2014, la NASA agregará a una nueva misión a su flota de Heliofísica. La misión Multiescala Magnetosfera o MMS pondrá nave directamente en las áreas de reconexión magnética en ambos el día y la noche-lados de la Tierra.

"Entender dónde buscar la conversión de energía, abre una nueva ventana para la investigación,", dice Sibeck. "MMS se concentrará en seguimiento sólo de este tipo de observación".

Trabajo como éste sienta las bases para un mapeo completo de la transferencia de energía del Sol a la Tierra. Una vez MMS lanza habrá más oportunidades para agregar observaciones a las conjunciones nave anuales ARTEMIS y THEMIS junto con otros activos espacial en órbita, formando una red de estación meteorológica verdadero espacio global. Serán capaces de observar y estudiar la energía solar cambiante a lo largo de su viaje a través de la tierra cerca de entorno espacial, en el próximo máximo solar. Este conocimiento es esencial para mejorar el futuro modelado y predicción de frentes climáticos espacio como meteorólogos ahora para frentes climáticos en la tierra.
Karen C. Fox
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Traducción: El Quelonio Volador