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La energía del viento solar que interactúa con la "burbuja" magnetosférica que rodea la Tierra crea ondas de energía que parecen detenerse.
Este nuevo hallazgo, fruto de una investigación dirigida por científicos del Imperial, mejora nuestra comprensión de las condiciones que rodean a la Tierra y que contribuyen a la "meteorología espacial", que puede afectar a nuestra tecnología, desde los satélites de comunicaciones en órbita hasta las 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 bombardeo por la magnetosfera, una burbuja creada por el campo magnético de la Tierra.
Cuando el viento solar choca con la magnetosfera, se transfieren ondas de energía a lo largo del límite entre ambas. Los científicos pensaban que las ondas deberían ondularse en la dirección del viento solar, pero el nuevo estudio, publicado hoy en Nature Communications, revela que algunas ondas hacen justo lo contrario.
Ondas estacionarias
Anteriormente, el investigador principal, el Dr. Martin Archer, del Departamento de Física del Imperial, y sus colegas establecieron que el límite de la magnetosfera vibra como un tambor. Cuando un impulso similar a un tambor procedente del viento solar golpea la parte delantera de nuestra burbuja magnetosférica, las ondas corren hacia los polos magnéticos de la Tierra y se reflejan.
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 (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) de la NASA.
Los investigadores descubrieron 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 contra el viento solar.
Película de los resultados de la simulación en el ecuador (izquierda) y en el meridiano del mediodía (derecha). El límite de la magnetosfera (negro) se mueve debido a las ondas superficiales, que comprimen (rojo) o enrarecen (azul) la magnetosfera. Las oscilaciones también se han convertido en audio de acompañamiento. Crédito: Imperial College London
El equipo utilizó modelos para ilustrar cómo la energía del viento que viene del Sol y la de las olas que van en contra pueden anularse mutuamente, creando "olas estacionarias" que implican mucha energía, pero parecen no ir a ninguna parte.
El Dr. Archer dijo: "Es similar a lo que ocurre si intentas subir una escalera mecánica hacia abajo. Va a parecer que no te mueves en absoluto, aunque estés haciendo un gran esfuerzo".
Estas ondas estacionarias pueden persistir más tiempo que las que viajan con el viento solar. Eso significa que están más tiempo para acelerar partículas en el espacio cercano a la Tierra, lo que puede provocar impactos en regiones como los cinturones de radiación de la Tierra, la aurora o la ionosfera.
Los investigadores también afirman que las ondas estacionarias pueden producirse en otros lugares 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 permite escuchar los sonidos de las ondas que viajan a través de la frontera magnetosférica.
El Dr. Archer añadió: "Mientras que en una simulación podemos ver lo que ocurre en todas partes, los satélites solo pueden medir estas ondas en el lugar en el que se encuentran dándonos únicamente series temporales, líneas onduladas. En realidad, este tipo de datos se adaptan mejor a nuestro sentido del oído que a la vista, por lo que escuchar los datos puede darnos a menudo una idea más intuitiva de lo que está pasando".
"Se puede escuchar el sonido de la respiración profunda de las ondas superficiales estacionarias que persiste en todo momento, aumentando su volumen a medida que se produce cada pulso. Los sonidos más agudos, asociados a otros tipos de ondas, no duran tanto".
Fuentes, créditos y referencias:
Archer, M.O., Hartinger, M.D., Plaschke, F. et al. Magnetopause ripples going against the flow form azimuthally stationary surface waves. Nat Commun (2021). doi.org/10.1038/s41467-021-25923-7
Imagen: El límite de la burbuja magnética de la Tierra (azul) forma una onda aparentemente estacionaria en la mayor parte de su frente. Crédito: Imperial College London