Cuando el viento solar golpea la magnetosfera de la Tierra, se produce una quietud sorprendente

Una ilustración animada de ondas magnetosféricas, en azul claro. En el frente de la magnetosfera, estas ondas parecen estar quietas. Crédito: Martin Archer / Emmanuel Masongsong / NASA

La energía del viento solar que interactúa con la ‘burbuja’ magnetosférica alrededor de la Tierra crea ondas de energía que parecen detenerse.

Este nuevo hallazgo, de una investigación dirigida por científicos imperiales, mejora nuestra comprensión de las condiciones alrededor de la Tierra que contribuyen al ‘clima espacial’, que puede afectar nuestra tecnología desde satélites de comunicaciones en órbita hasta líneas eléctricas en tierra.

El Sol libera una corriente de partículas cargadas llamada viento solar. 

En la superficie de la Tierra, estamos protegidos de este aluvión por la magnetosfera, una burbuja creada por el campo magnético de la Tierra.

Cuando el viento solar golpea la magnetosfera, se transfieren ondas de energía a lo largo del límite entre los dos. 

Los científicos pensaron que las ondas deberían ondular en la dirección del viento solar, pero el nuevo estudio, publicado recientemente en Nature Communications , revela que algunas ondas hacen todo lo contrario.

Ondas estacionarias

Anteriormente, el investigador principal, el Dr. Martin Archer, del Departamento de Física de Imperial, y sus colegas establecieron que el límite de la magnetosfera vibra como un tambor . 

Cuando un pulso parecido a una baqueta del viento solar golpea el frente de nuestra burbuja magnetosférica, las ondas corren hacia los polos magnéticos de la Tierra y se reflejan de regreso.

El último trabajo considera las ondas que se forman en toda la superficie de la magnetosfera, utilizando una combinación de modelos y observaciones de los satélites THEMIS (Historia temporal de eventos e interacciones de macroescala durante subtormentas) de la NASA.

Los investigadores encontraron que cuando los pulsos de viento solar golpean la magnetosfera, las ondas que se forman no solo corren de un lado a otro a lo largo de las líneas de campo de la Tierra, sino que también viajan en contra del viento solar.

El equipo utilizó modelos para ilustrar cómo la energía del viento que viene del Sol y la de las olas que van en contra de él podrían anularse entre sí, creando ‘ondas estacionarias’ que involucran mucha energía pero que parecen no ir a ninguna parte.

El Dr. Archer dijo: “Es similar a lo que sucede si intentas subir una escalera mecánica hacia abajo. Parecerá que no te estás moviendo en absoluto, a pesar de que estás haciendo un gran esfuerzo “.

Estas ondas estacionarias pueden persistir más tiempo que las que viajan con el viento solar. Eso significa que están por más tiempo para acelerar las partículas en el espacio cercano a la Tierra, lo que lleva a posibles impactos en regiones como los cinturones de radiación de la Tierra, la aurora o la ionosfera.

Los investigadores también dicen que las ondas estacionarias pueden ocurrir en otras partes del universo, desde las magnetosferas de otros planetas hasta las periferias de los agujeros negros.

Ondas de sonido

Los investigadores también tradujeron las señales electromagnéticas de los satélites THEMIS en audio, lo que nos permitió escuchar los sonidos de las ondas que viajan a través del límite magnetosférico.

Compresiones y rarefacciones de la magnetosfera medidas por los satélites THEMIS convertidas en sonido audible.

El Dr. Archer agregó: “Si bien en una simulación podemos ver lo que está sucediendo en todas partes, los satélites solo pueden medir estas ondas donde solo nos brindan series de tiempo, líneas onduladas. 

Este tipo de datos se adapta mejor a nuestro sentido del oído que a la vista, por lo que escuchar los datos a menudo puede darnos una idea más intuitiva de lo que está sucediendo.

“Puede escuchar el sonido de la respiración profunda de las ondas superficiales estacionarias que persisten en todo momento, aumentando de volumen a medida que golpea cada pulso. Los sonidos de tono más alto, asociados con otros tipos de ondas, no duran tanto “.

Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Sorprendentes ondas estacionarias en el borde de la burbuja magnética de la Tierra encontradas en datos de la NASA .

Referencia: “Magnetopause ripples going against the flow form azimuthally stationary surface waves” by M. O. Archer, M. D. Hartinger, F. Plaschke, D. J. Southwood and L. Rastaetter, 6 October 2021, Nature Communications.

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