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Viernes, 11 octubre 2013
Geofísica

Localizan la región exacta donde se generan las auroras y otras manifestaciones de la meteorología espacial

Las tormentas solares son poderosas erupciones de material solar y campos magnéticos lanzadas hacia el espacio interplanetario, y pueden causar cerca de la Tierra efectos nocivos de lo que se conoce como "meteorología espacial", con el resultado de daños que van desde interferencias en los sistemas de comunicaciones y errores en los datos GPS, hasta graves averías como cortes prolongados de suministro eléctrico en zonas geográficas amplias y cese total del funcionamiento de algunos satélites.

Una nueva investigación, realizada por especialistas de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) de Estados Unidos, el Instituto Austriaco de Investigación Espacial en Graz, y la Agencia Espacial Japonesa (JAXA), ha permitido desentrañar algunos de los secretos de cómo exactamente se generan cerca de la Tierra los fenómenos violentos de la meteorología espacial a partir de las tormentas solares.

Durante esas tormentas solares, parte de la energía asociada a ellas entra en la magnetosfera de la Tierra, que es la gran burbuja magnética que nos escuda del flujo supersónico de gas magnetizado emitido por el Sol. El almacenamiento temporal de esa energía hace que la burbuja se estire cobrando una forma que recuerda a la de una lágrima, y que se extienda con facilidad a más de un millón de kilómetros en el espacio. Esa energía de las tormentas solares se acaba liberando de manera brusca y violenta, como una explosión, energizando los cinturones de radiación de nuestro planeta e iluminando los cielos polares con brillantes auroras. La liberación de esa energía magnética almacenada se realiza por un proceso llamado "reconexión magnética". Pero los casos de este fenómeno sólo pueden ser detectados cuando los rápidos flujos de partículas de gran energía pasan justo por la ubicación en que se encuentre una nave espacial que se convierta así en una observadora privilegiada por estar en el lugar correcto en el momento adecuado.

Aunque es posible observar desde lejos las tormentas solares con cámaras, no todos los procesos asociados a ellas son fáciles de captar. Por ejemplo, el proceso que libera la energía magnética almacenada cerca del planeta ha sido un objetivo de observación virtualmente imposible durante décadas.

Ahora, el equipo de Vassilis Angelopoulos ha conseguido por fin medir y analizar de modo muy detallado la liberación de esta energía magnética valiéndose del trabajo coordinado de varios satélites en órbita a la Tierra y las dos sondas en órbita a la Luna que integran la misión ARTEMIS de la NASA.

Pero no ha sido un camino fácil. Cuando en 2008, los cinco satélites de la misión THEMIS de la NASA, iniciada en 2007, que orbitan en torno a la Tierra, descubrieron que la reconexión magnética era el fenómeno que iniciaba las subtormentas del espacio cercano, que son los bloques de construcción básicos de cada episodio de la meteorología espacial, los científicos se toparon con un enigma: No parecía que hubiera suficiente energía en los flujos de reconexión para justificar la cantidad inmensa de energía emitida por una subtormenta típica.

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Un momento de una animación del proceso de generación de eventos de meteorología espacial: La erupción de una tormenta solar influye sobre el campo magnético de la Tierra produciendo el súbito estallido de energía conocido como reconexión magnética. (Imagen: NASA SVS/GSFC)

En un intento de vigilar una zona más amplia de la magnetosfera de la Tierra, el equipo de la misión THEMIS hizo maniobrar a dos de sus cinco satélites para que viajasen hasta ponerse en órbita alrededor de la Luna. En vez de desactivarlas en 2010 tras haber finalizado su misión, se decidió que todavía podían emprender una nueva y más arriesgada misión. Iniciando un complicado viaje en julio de 2009, y después de numerosas maniobras, los dos satélites convertidos en sondas espaciales alcanzaron una órbita lunar el 27 de junio de 2011 y el 17 de julio de ese mismo año, respectivamente. Ante la ausencia de un sistema de propulsión adecuado, los vehículos habían realizado numerosas asistencias gravitatorias en las cercanías de la Luna y de la Tierra, lo que permitió alcanzar el nuevo destino con el escaso combustible disponible, aunque a costa de tardar mucho tiempo en realizar la travesía.

Desde su nueva posición, estas dos naves proporcionaron una perspectiva global única del almacenamiento y desprendimiento de energía cerca de la Tierra.

En el verano de 2012, gracias a una adecuada alineación de los satélites THEMIS, las dos sondas ARTEMIS, el satélite Geotail de la Agencia Espacial Japonesa, y el satélite GOES de la Administración Nacional estadounidense Oceánica y Atmosférica (NOAA), esta variopinta flota de vehículos pudo por fin obtener datos fiables de la cantidad total de energía que impulsa a la maquinaria de la meteorología espacial en las inmediaciones de la Tierra.

A partir de aquí, el extenso análisis realizado de la información obtenida ha permitido desentrañar muchos de los secretos de esa maquinaria de la meteorología espacial.

Las sondas y satélites observaron dos frentes de energía en expansión emitidos simétricamente en direcciones contrarias, uno en cada cara del sitio de la reconexión magnética, el primero moviéndose hacia la superficie de la Tierra y el otro alejándose de ella, experimentando transformaciones energéticas y cubriendo un trayecto de unos 400.000 kilómetros (unas 250.000 millas) desde su lugar de origen, confinado en una estrecha región de sólo unas docenas de kilómetros de ancho.

Según comentan los investigadores, esto explica por qué las mediciones satelitales del pasado, realizadas por naves aisladas, no pudieron registrar la mayor parte de la energía descargada por la reconexión magnética. En cambio, la nueva flotilla satelital permitió hacer un seguimiento de la cantidad total de energía y observar dónde y cuándo se convierte en otros tipos diferentes de energía. También mostró que estas transformaciones continuaron hasta 30 minutos después del inicio de la reconexión. La cantidad total de energía convertida es de tal magnitud que es comparable a la generada simultáneamente por todas las centrales eléctricas de la Tierra.

"Al fin hemos encontrado lo que suministra energía a las auroras y a los cinturones de radiación", enfatiza Angelopoulos. "Se necesitaron muchos años y paciencia para planificar misiones a fin de poder capturar este fenómeno en un sistema multisatelital, pero realmente ha valido la pena".

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