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| Impresión artística de la emisión de múltiples longitudes de onda sobre una tormenta eléctrica. Crédito: Birkeland Centre for Space Science, Daniel Schmelling/Mount Visual |
Las erupciones solares que salen del sol y las tormentas eléctricas que se generan en la Tierra impactan en la ionosfera del planeta de diferentes maneras, lo que tiene implicaciones para la capacidad de realizar comunicaciones de largo alcance.
Un equipo de investigadores que trabaja con datos recogidos por el Radar de Dispersión Incoherente (ISR) del Observatorio de Arecibo, satélites y detectores de rayos en Puerto Rico ha examinado por primera vez los impactos simultáneos de las tormentas eléctricas y las erupciones solares en la región D de la ionosfera (a menudo denominada el borde del espacio).
En el primer análisis de este tipo, el equipo determinó que las erupciones solares y los relámpagos de las tormentas eléctricas desencadenan cambios únicos en ese borde del espacio, que se utiliza para las comunicaciones de largo alcance, como el GPS que se encuentra en vehículos y aviones.
El trabajo, dirigido por el profesor asistente de física del New Mexico Tech, Caitano L. da Silva, se publicó recientemente en la revista Scientific Reports, una revista del Nature Publishing Group.
"Estos resultados son realmente emocionantes", dice da Silva. "Una de las cosas clave que mostramos en el artículo es que las firmas impulsadas por los rayos y las erupciones solares son completamente diferentes. El primero tiende a crear reducciones de la densidad de electrones, mientras que el segundo aumenta (o ioniza)".
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| Una erupción solar en el lado lejano del sol el 4 de junio de 2011. Crédito: NASA/STEREO/Helioviewer |
Aunque el radar del AO utilizado en el estudio ya no está disponible debido al colapso del telescopio del AO en diciembre de 2020, los científicos creen que los datos que recogieron y otros datos históricos del AO serán fundamentales para avanzar en este trabajo.
"Este estudio ayuda a enfatizar que, para entender completamente el acoplamiento de las regiones atmosféricas, la entrada de energía desde abajo (de las tormentas eléctricas) en la ionosfera inferior necesita ser contabilizada adecuadamente", dice da Silva. "La gran cantidad de datos recogidos en el AO a lo largo de los años será una herramienta transformadora para cuantificar los efectos de los rayos en la ionosfera inferior".
Comprender mejor el impacto en la ionosfera terrestre ayudará a mejorar las comunicaciones.
Da Silva trabajó con un equipo de investigadores del Observatorio de Arecibo (AO) en Puerto Rico, una instalación de la Fundación Nacional de la Ciencia gestionada por la Universidad de Florida Central en virtud de un acuerdo de cooperación. Los coautores son la científica principal del AO, Pedrina Terra, el director adjunto de operaciones científicas, Christiano G. M. Brum, y Sophia D. Salazar, una estudiante del NMT que pasó su verano de 2019 en el AO como parte de la Experiencia de Investigación de Pregrado apoyada por la NSF. Salazar completó el análisis inicial de los datos como parte de su pasantía con la supervisión de los científicos senior.
"La REU del Observatorio de Arecibo es, sin duda, una de las mejores experiencias que he tenido hasta ahora", dice la joven de 21 años. "El apoyo y el estímulo proporcionado por el personal del AO y los estudiantes de la REU hicieron que la experiencia de investigación fuera todo lo que era. Hubo muchas oportunidades de establecer contactos con científicos de AO de todo el mundo, muchos de los cuales probablemente nunca habría conocido sin la REU de AO."
Terra y Brum de AO trabajaron con Salazar tomando su análisis de datos inicial, refinándolo y proporcionando la interpretación para el estudio.
"La dedicación de Sophia y su capacidad para resolver problemas captaron nuestra atención desde el primer día del programa REU", dice Brum. "Sus esfuerzos en el desarrollo de este proyecto dieron como resultado la publicación en una de las revistas más prestigiosas de nuestro campo".
"Otro resultado destacable de este trabajo es que por primera vez se presenta una cartografía de la ocurrencia espacial y estacional de los rayos sobre la región del archipiélago de Puerto Rico", dice Brum. "Intrigante fue también la detección de un punto caliente de actividad lumínica concentrado en la parte occidental de la Cordillera Central de Puerto Rico".
Fuentes, créditos y referencias:
“Survey of electron density changes in the daytime ionosphere over the
Arecibo Observatory due to lightning and solar flares” by Caitano L. da
Silva, Sophia D. Salazar, Christiano G. M. Brum and Pedrina Terra, 13
May 2021, Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-021-89662-x