Las sondas Van Allen de la NASA captura rara visión del cinturón de radiación sobrealimentado

Nuestro planeta está situado en el centro de dos donas inmensas, concéntricos de la potente radiación: los cinturones de radiación Van Allen, que albergan enjambres de partículas cargadas que son atrapados por el campo magnético de la Tierra. 17 de marzo de 2015, un choque interplanetario: una onda de choque creada por la fuerza motriz de una eyección de masa coronal, o CME, desde el sol – golpeado el campo magnético de la Tierra, llamada la magnetosfera, provocando la tormenta geomagnética más grande de la década anterior. Y las sondas Van Allen de la NASA estaban allí para ver los efectos en los cinturones de radiación.

17 de marzo de 2015, un choque interplanetario: una onda de choque creada por la fuerza motriz de una eyección de masa coronal, o CME, del Sol, pulsado el cinturón de radiación exterior, desencadenando la tormenta geomagnética más grande de la década anterior. Van Allen sondas de la NASA estuvieron allí para verlo. Créditos: NASA Goddard Space Flight Center; Genna Duberstein, productor

Una de las formas más comunes de clima espacial, una tormenta geomagnética describe cualquier evento en el que la magnetosfera es repentinamente, temporalmente perturbada. Este caso también puede conducir a cambios en los cinturones de radiación que rodean la Tierra, pero los investigadores rara vez han sido capaces de observar lo que sucede. Pero en el día de la tormenta geomagnética de marzo de 2015, una de las sondas de Van Allen estuvo en órbita a través de las correas, datos de alta resolución sin precedentes de un fenómeno raramente atestiguado. Un papel en estas observaciones se publicó en la revista de investigación geofísica el 15 de agosto de 2016.

Los investigadores desean estudiar el ambiente espacial complejo alrededor de la Tierra porque la radiación y la energía pueden afectar a nuestros satélites en una gran variedad de maneras-de interrupción electrónica embarcada a aumentar el arrastre friccional para interrumpir comunicaciones y señales de navegación.

"Estudiamos cinturones de radiación porque suponen un peligro para satélites y astronautas," dijo David Sibeck, Las sondas Van Allen son una misión científica del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien no participó en el papel. "Si supieras lo mal que podría conseguir la radiación, sería construir una nave espacial para mejor ."

Concepto del artista de las sondas de Van Allen.

Créditos: JHUAPL

Estudiar los cinturones de radiación, es una parte de nuestros esfuerzos para monitorear, estudiar y comprender el clima espacial. La NASA lanzó las gemelas Van Allen sondas en 2012 para entender los procesos físicos fundamentales que crean este ambiente áspero para que los científicos puedan desarrollar mejores modelos de los cinturones de radiación. Estas naves espaciales fueron diseñadas específicamente para soportar el bombardeo constante de radiación en esta área y a seguir recopilando datos incluso en las condiciones más intensas. Un conjunto de observaciones sobre cómo los cinturones de radiación responden a una tormenta de tiempo espacio significativo, de este ambiente áspero del espacio, es una mina de oro.

La investigación reciente describe lo que sucedió: la tormenta de marzo de 2015 fue iniciada por un choque interplanetario que se precipitan hacia la Tierra – un shockwave gigante en el espacio por una CME, como un tsunami desencadenado por un terremoto.

Hinchazón y contracción en respuesta a tales eventos y radiación solar, los cinturones de Van Allen son estructuras altamente dinámicas dentro de la magnetosfera de nuestro planeta. A veces, cambio de condiciones en el espacio cerca de la Tierra puede energizar electrones en estas regiones siempre cambiante. Los científicos aún no saben si eventos avivamiento conducidos por choques interplanetarios son comunes. A pesar de todo, los efectos de choques interplanetarios son eventos altamente localizados – lo que significa si una nave espacial no está precisamente en el lugar correcto cuando un golpes de choque, no registrar el evento en todo. En este caso, sólo una de las sondas de Van Allen estaba en la posición correcta, profunda dentro de la magnetosfera, pero fue capaz de enviar información hacia atrás.

La nave mide un pulso repentino de electrones energizados a velocidades extremas, casi tan rápidos como la velocidad de la luz – como el choque se cerró de golpe el cinturón de radiación exterior. Esta población de electrones fue de corta duración, y su energía disipada dentro de minutos. Pero cinco días más tarde, después de otros procesos de la tormenta habían muerto abajo, las puntas de Allen de furgoneta detectado un aumento en el número de electrones de energía aún mayores. Este aumento es mucho más tarde un testamento a los procesos de energización único después de la tormenta.

Concepto de artista de electrones acelerados en cinturones de radiación de Van Allen de la tierra.

Créditos: NASA Goddard Space Flight Center; Tom Bridgman, animador

"El choque inyectado, lo que significa que empuja – electrones de regiones exteriores de la magnetosfera dentro de la banda y en ese proceso, los electrones ganaron energía,", dijo Shri Kanekal, el científico de la misión adjunta para las sondas de Allen de furgoneta Goddard y autor principal de un documento sobre estos resultados.

Los investigadores pueden ahora incorporar este ejemplo lo que ya saben sobre cómo electrones se comportan en las correas, para tratar de entender lo que sucedió en este caso – y delimitar mejor los procesos de tiempo de espacio allí. Hay múltiples maneras de electrones en los cinturones de radiación pueden ser energizados o acelerados: radialmente, localmente o a través de un choque. En la aceleración radial, electrones son llevados por las ondas de baja frecuencia hacia la Tierra. Aceleración local describe el proceso de electrones obteniendo energía de ondas de frecuencia relativamente mayores que los electrones que orbitan la Tierra. Y por último, durante la aceleración de descarga, un fuerte choque interplanetario comprime la magnetosfera repentinamente, creando grandes campos eléctricos que se energizan electrones rápidamente.

Los científicos estudian los diferentes procesos para entender qué papel juega cada proceso energizante de partículas en la magnetosfera. Tal vez estos mecanismos ocurren en combinación, o tal vez sólo uno a la vez. Responder a esta pregunta sigue siendo una meta importante en el estudio de los cinturones de radiación – una tarea difícil teniendo en cuenta la naturaleza fortuita de la recolección de datos, particularmente con respecto a la aceleración de descarga.

Además, el grado de excitación de electrones depende del proceso que los energiza. Uno puede comparar el proceso de aceleración de descargas, según lo observado por Van Allen Probe, a empujar a un columpio.

Kanekal, "Pensar de 'empujar' como el fenómeno que está aumentando la energía", dijo. "Más se empuje un columpio, cuanto más alto va". Y los electrones más rápidos se moverán después de un choque.

En este caso, los empujes adicionales probablemente condujeron a la segunda Cumbre de electrones de alta energía. Mientras que las ondas electromagnéticas del choque quedaron en la magnetosfera, continuaron elevaando la energía de los electrones. La más fuerte la tormenta, estas ondas persisten más tiempo. Después de la tormenta de marzo de 2015, resultante de las ondas electromagnéticas duró varios días. El resultado: un pico de energía de electrón midiendo la Van Allen Probe cinco días más tarde.

Este marzo de 2015 la tormenta geomagnética fue uno de los más fuertes pero de la década, pero palidece en comparación con algunas tormentas anteriores. Una tormenta en marzo de 1991 fue tan fuerte que produce electrones de larga vida, energía que permaneció dentro de los cinturones de radiación durante varios años. Con suerte, pueden ser las sondas de Van Allen en la posición correcta en su órbita para observar la respuesta de correa de la radiación a más tormentas geomagnéticas en el futuro. Mientras los científicos reúnen datos de diferentes eventos, pueden comparar y ponga en contraste, en última instancia ayudando a crear modelos robustos de los procesos poco entendido en estos los cinturones gigantes.

El Johns Hopkins Laboratorio de Física Aplicada en Laurel, Maryland, construyó y opera la Van Allen las puntas de prueba para la división de heliofísica de la NASA en la dirección de la misión ciencia. Las sondas de Van Allen son la segunda misión en el programa de vivir con una estrella de la NASA, una iniciativa gestionada por Goddard y centrado en aspectos del sistema sol-tierra que afectan directamente a la sociedad y vidas humanas.

By Lina Tran
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Last Updated: Aug. 15, 2016

Editor: Rob Garner

Traducción: El Quelonio Volador