La fascinante aurora, con sus vibrantes cortinas verdes, rojas y moradas, ha cautivado durante mucho tiempo a los observadores del cielo nocturno. Sin embargo, la reciente aparición de extraños fenómenos parecidos a las auroras: las rayas de color blanco violeta conocidas como «Steve» y las que a menudo las acompañan… Verde brillante «Picket Fence» – ha despertado el interés tanto de científicos como de observadores del cielo.
Identificado por primera vez en 2018 como una variante de la aurora más famosa, Steve, que lleva el nombre de un personaje de una película infantil de 2006, inicialmente se pensó que el fenómeno de la valla era un producto de los mismos procesos físicos que la aurora. Sin embargo, esta suposición dejó muchas preguntas sin respuesta sobre sus orígenes únicos. Emisiones incandescentes.
Un nuevo mecanismo genera llamaradas en el cielo
Entra Claire Gaskey, una prometedora estudiante de posgrado en física de la Universidad de Universidad de California, Berkeley. Gaske ha propuesto una explicación interesante para estos fenómenos, proponiendo un mecanismo físico bastante diferente al responsable de las auroras convencionales.
«Esto cambiaría nuestro modelo de lo que crea la luz y la energía en la aurora en algunos casos», dijo Gaskey. «Es realmente genial y es uno de los mayores misterios de la física espacial en este momento».
En cooperación con el Laboratorio de Ciencias Espaciales (SSL) En Berkeley, Gaske pide una NASA Una misión para lanzar un cohete a la aurora boreal para validar su hipótesis. Esta investigación coincide con el Sol entrando en una fase más activa de su ciclo de 11 años, lo que lo convierte en un momento oportuno para estudiar eventos raros como Steve y la valla.
Distinguiendo «Steve» de la aurora común
La investigación de Gaskey se centra en el extraño comportamiento de los campos eléctricos en la atmósfera superior. Sugiere que estos campos, paralelos al campo magnético de la Tierra, pueden producir el espectro de colores observado en el fenómeno de la valla.
Esta hipótesis desafía los modelos actuales de generación de energía y luz auroral y tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión de la interacción entre la magnetosfera y la ionosfera de la Tierra.
Las auroras comunes son causadas por el viento solar que energiza partículas en la magnetosfera de la Tierra, lo que hace que las moléculas de oxígeno y nitrógeno en la atmósfera superior emitan frecuencias de luz específicas.
Sin embargo, STEVE muestra una amplia gama de frecuencias centradas en magenta o violeta, sin la luz azul típica de las interacciones de partículas más energéticas en la aurora. Curiosamente, Steve y la valla se encuentran en latitudes más bajas que las auroras típicas, tal vez incluso cerca del ecuador.
Están en juego campos eléctricos paralelos
La investigación de Gaskey postula que las emisiones de la «valla» son generadas por campos eléctricos a bajas altitudes paralelas al campo magnético de la Tierra. Utilizando un modelo físico de la ionosfera ampliamente aceptado, demostró que un campo eléctrico paralelo de unos 100 milivoltios por metro a una altitud de unos 110 km puede acelerar los electrones.
Esta aceleración es suficiente para activar los átomos de oxígeno y nitrógeno, provocando la emisión de gas. Espectro de luz Observado en el resplandor de «Picket Fence» y «Steve». También identificó condiciones únicas en esta región, como una baja densidad de plasma y una mayor presencia de átomos neutros de oxígeno y nitrógeno. Estos pueden actuar como aislante, evitando que el campo eléctrico provoque un cortocircuito.
«Si nos fijamos en el alcance de la valla, es mucho más verde de lo que cabría esperar. No hay ningún color azul que provenga de la ionización del nitrógeno», dijo Gaskey. «Lo que esto nos dice es que sólo hay un rango de energía específico de «No puede venir del espacio a la atmósfera porque esas partículas tienen demasiada energía».
En cambio, dijo, “la luz emitida por la valla es generada por partículas que deben ser energizadas en el espacio mediante un campo eléctrico paralelo, un mecanismo muy diferente de cualquiera de las auroras que hemos estudiado o conocido”. antes.»
Busca a Steve con misiles
Brian Hardingfísico investigador asistente en SSL y coautor del artículo de Gaskey, destaca la importancia de este descubrimiento.
«Lo realmente interesante del artículo de Clare es que sabemos desde hace un par de años que el espectro de Steve nos dice que está ocurriendo una física muy extraña. No sabíamos qué era», dijo Brian. «La investigación de Clare demostró que Los campos eléctricos paralelos son capaces de explicar este extraño espectro”.
El equipo propone lanzar cohetes desde Alaska para medir los campos eléctricos y magnéticos dentro de estos fenómenos, con el objetivo de verificar la validez de sus hipótesis. Este esfuerzo está en línea con el acceso de bajo costo al espacio de la NASA (LCAS) Se espera que profundice nuestra comprensión de la química y la física de la atmósfera superior. Inicialmente, el objetivo será lo que se conoce como una aurora mejorada, que es una aurora normal que contiene emisiones similares a «Steve» y «valla».
«La aurora mejorada es básicamente esta capa brillante incluida en la aurora normal. Los colores son similares a la valla en el sentido de que no hay tanto azul, hay más verde debido al oxígeno y rojo debido al nitrógeno. La hipótesis es que estos también surgen de » El camino de los campos eléctricos paralelos, pero son mucho más comunes que las vallas.»
El plan no es sólo «volar un cohete a través de esa capa mejorada para medir esos campos eléctricos paralelos por primera vez», dijo, sino también enviar un segundo cohete para medir moléculas en altitudes más altas, «para diferenciar entre condiciones». » «Uno de los que causan auroras.» Con el tiempo, espera conseguir un cohete que vuele directamente a través de Steve y la valla.
La curiosidad impulsa esta búsqueda de la aurora, Steve.
Gaskey atribuye su éxito a la colaboración con expertos que estudian diferentes capas de la atmósfera, incluidas la mesosfera y la estratosfera. Este enfoque multidisciplinario ha permitido avances significativos en la comprensión de la diferencia entre la aurora y STEVE.
Harding, Gaske y sus colegas han presentado una propuesta a la NASA para lanzar una campaña de cohetes este otoño, anticipando una respuesta sobre su selección en la primera mitad de 2024. Gaske y Harding ven el experimento como un paso crucial hacia la comprensión de la química y la física de el planeta. La atmósfera superior, la ionosfera y la magnetosfera de la Tierra.
«Es justo decir que habrá muchos estudios en el futuro sobre cómo llegaron esos campos eléctricos allí, qué ondas están o no asociadas con ellos y qué significa eso para la mayor transferencia de energía entre la atmósfera de la Tierra y el espacio. -dijo Harding-. «Realmente no lo sabemos. El artículo de Clare es el primer paso hacia este entendimiento.
El equipo espera ansiosamente la decisión de la NASA sobre su propuesta de campaña de cohetes, prevista para la primera mitad de 2024.
En resumen, la investigación dirigida por Claire Gaske representa un avance fundamental en la física espacial. Gaskey destacó la naturaleza esquiva de «Steve» y la «valla» como algo más que la aurora boreal. A medida que avanza el ciclo solar, estos resultados prometen no sólo desentrañar los misterios de estos fenómenos, sino también mejorar nuestra comprensión más amplia de la interacción dinámica entre la Tierra y el espacio.
Más sobre la aurora boreal
La aurora boreal, comúnmente conocida como aurora boreal y aurora austral, se erige como un fascinante espectáculo de luz natural en el cielo polar de la Tierra. Ocurre debido a la maravillosa interacción entre la atmósfera terrestre y el viento solar.
Como se analizó en detalle anteriormente, los científicos creen que STEVE y la valla son causados por los mismos procesos físicos que la aurora. Sin embargo, esta creencia dejó muchas preguntas sin respuesta sobre los orígenes de sus emisiones brillantes únicas.
Origen: conexión solar
El Sol, fuente de energía y partículas, emite constantemente vientos solares, que son corrientes de partículas cargadas. Durante su viaje hacia la Tierra, estas partículas encuentran el campo magnético terrestre, que desempeña un papel crucial en la formación de la aurora.
Cuando llega a la Tierra, el viento solar se ve afectado por su campo magnético. El campo magnético de la Tierra, que se extiende hacia el espacio, actúa como un escudo y dirige estas partículas hacia los polos. Aquí, las líneas del campo magnético guían estas partículas cargadas hacia la atmósfera superior de la Tierra.
Muestra la bandera de Steve y la aurora boreal.
El fenómeno básico de las auroras ocurre cuando estas partículas cargadas, especialmente electrones, chocan con gases como el oxígeno y el nitrógeno en la atmósfera terrestre. Esta colisión transfiere energía a las moléculas de gas, excitándolas y provocando que emitan luz, que es la esencia de las manifestaciones aurorales.
Los colores específicos de la aurora y STEVE, que van desde el verde y el rojo hasta el azul y el violeta, dependen del tipo de gas involucrado y de la altura de estas interacciones.
La actividad solar afecta en gran medida la intensidad y frecuencia de las auroras boreales. Durante el máximo solar, el aumento de las llamaradas solares y las eyecciones de masa coronal dan como resultado auroras más intensas y frecuentes. Por el contrario, el mínimo solar da como resultado una disminución de la actividad auroral.
Importancia cultural e histórica
Además de su esplendor visual, las auroras proporcionan información valiosa sobre la dinámica de la magnetosfera de la Tierra y su interacción con la radiación solar. El estudio de la aurora contribuye a nuestra comprensión de cómo el campo magnético de la Tierra nos protege de las nocivas emisiones solares.
La aurora boreal ha ocupado un lugar especial en varias culturas, inspirando mitos y folclore. Desde ser escudos de valquirias en la mitología nórdica hasta representar espíritus ancestrales en las creencias indígenas, las auroras boreales han sido una fuente de asombro e inspiración a lo largo de la historia.
En resumen, la aurora boreal, con su impresionante belleza, es más que un simple espectáculo visual. Es una interacción dinámica entre el viento solar y el campo magnético de nuestro planeta, que proporciona información sobre el escudo protector de la Tierra y continúa fascinando a personas de todas las culturas y generaciones.
El estudio completo se publica en la revista. Cartas de investigación geofísica.
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