Los investigadores estudiaron la turbulencia en la corona solar utilizando señales de radio enviadas a la Tierra por el orbitador marciano de ultrabajo costo, cuando la Tierra y Marte se encontraban en conjunción en lados opuestos del Sol (la conjunción suele ocurrir aproximadamente una vez cada dos años). Las señales de radio del orbitador atravesaron la región de la corona solar a una distancia cercana de 10 Rʘ (1 Rʘ = radio solar = 696,340 km). Se analizó el residuo de frecuencia de la señal recibida para obtener el espectro de turbulencia coronal. Los hallazgos parecieron ser consistentes con los resultados in situ de la sonda solar Parker . La Misión Orbital a Marte (MOM) brindó una oportunidad de muy bajo costo para estudiar la dinámica en la región coronal (en ausencia de una sonda solar in situ de muy alto costo ) y una nueva perspectiva sobre cómo la investigación de la turbulencia en la región coronal solar mediante señales de radio enviadas por un orbitador marciano a la Tierra puede ayudar a mejorar la predicción de la actividad solar , lo cual es de gran importancia para las formas de vida y la civilización en la Tierra.
La Misión Orbital a Marte (MOM, por sus siglas en inglés) de la Organización India de Investigación Espacial (ISRO , por sus siglas en inglés) se lanzó el 5 de noviembre de 2013 con una duración prevista de 6 meses. Ha superado con creces su duración prevista y actualmente se encuentra en la fase de misión extendida.
Un equipo de investigadores utilizó señales de radio del orbitador para estudiar la corona solar cuando la Tierra y Marte se encontraban en lados opuestos del Sol. Durante los períodos de conjunción, que suelen ocurrir aproximadamente una vez cada dos años, las señales de radio del orbitador atraviesan la región de la corona solar a una altitud heliocéntrica de tan solo 10 Rʘ (1 Rʘ = radio solar = 696,340 km) desde el centro del Sol, lo que brinda oportunidades para estudiar la dinámica solar.
La corona solar es la región donde la temperatura puede alcanzar varios millones de grados centígrados. Los vientos solares se originan y aceleran en esta región y envuelven los espacios interplanetarios , dando forma a la magnetosfera de los planetas y afectando el clima espacial en el entorno cercano a la Tierra. Estudiar esto es un imperativo importante 1. Contar con una sonda in situ sería ideal, sin embargo, el uso de señales de radio (transmitidas por naves espaciales y recibidas en la Tierra después de viajar a través de la región coronal) proporciona una excelente alternativa.
En el reciente artículo 2 publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, los investigadores estudiaron la turbulencia en la región coronal solar durante un período de fase descendente del ciclo solar e informaron que los vientos solares se aceleran y su transición de flujo subalfvénico a superalfvénico ocurre alrededor de 10–15 Rʘ. Alcanzan la saturación a altitudes heliosféricas comparativamente menores que durante los períodos de alta actividad solar. Cabe mencionar que este hallazgo también parece estar respaldado por la observación directa de la corona solar realizada por la sonda Parker 3 .
Como la corona solar es un medio de plasma cargado y tiene una turbulencia intrínseca, introduce efectos dispersivos en los parámetros de las ondas de radio electromagnéticas que la atraviesan. La turbulencia en el medio coronal produce fluctuaciones en la densidad del plasma que se registran como fluctuaciones en la fase de las ondas de radio que emergen a través de ese medio. Por lo tanto, las señales de radio recibidas en la estación terrestre contienen la firma del medio de propagación y se analizan espectralmente para derivar el espectro de turbulencia en el medio. Esto forma la base de la técnica de radiosondeo coronal que ha sido utilizada por la nave espacial para estudiar las regiones coronales.
Los residuos de frecuencia Doppler obtenidos de las señales se analizan espectralmente para obtener un espectro de turbulencia coronal a distancias heliocéntricas que oscilan entre 4 y 20 Rʘ. Esta es la región donde el viento solar se acelera principalmente. Los cambios en el régimen de turbulencia se reflejan bien en los valores del índice espectral del espectro de fluctuación de frecuencia temporal. Se observa que el espectro de potencia de turbulencia (espectro temporal de fluctuaciones de frecuencia) a una distancia heliocéntrica más baja (<10 Rʘ), se ha aplanado en regiones de frecuencias más bajas con un índice espectral más bajo que corresponde a la región de aceleración del viento solar. Los valores de índice espectral más bajos más cerca de la superficie del Sol denotan el régimen de entrada de energía donde la turbulencia aún está subdesarrollada. Para distancias heliocéntricas más grandes (> 10Rʘ), la curva se hace más pronunciada con un índice espectral cercano a 2/3, lo que es indicativo de regímenes inerciales de turbulencia tipo Kolmogorov desarrollada donde la energía se transporta a través de una cascada.
Las características generales del espectro de turbulencia dependen de factores como la fase del ciclo de actividad solar, la prevalencia relativa de las regiones activas solares y los agujeros coronales. Este trabajo basado en datos de MOM informa sobre los débiles máximos del ciclo solar 24, que se registra como un ciclo solar peculiar en términos de actividad general más baja que otros ciclos anteriores.
Curiosamente, este estudio demuestra una forma de muy bajo costo para investigar y monitorear la turbulencia en la región de la corona solar mediante el uso del método de sondeo de radio. Esto puede ser de gran ayuda para mantener un registro de la actividad solar, lo que a su vez puede ser crucial para predecir todo el clima solar importante, particularmente en las cercanías de la Tierra.
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DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2201151
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Referencias:
- Prasad U., 2021. Espacio Clima, perturbaciones del viento solar y ráfagas de radio. Científico europeo. Publicado el 11 de febrero de 2021. Disponible en http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/
- Jain R., et al 2022. Un estudio sobre la dinámica de la corona solar durante la fase posterior al máximo del ciclo solar 24 utilizando señales de radio de banda S de la misión del orbitador indio de Marte. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, stac056. Recibido en forma original el 26 de septiembre de 2021. Publicado el 13 de enero de 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056
- J. C. Kasper et al. Parker Solar Probe entra en la corona solar dominada magnéticamente. física Rev. Lett. 127, 255101. Recibido el 31 de octubre de 2021. Publicado el 14 de diciembre de 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101
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 of India Space Research Organisation (ISRO) offers New Insight into Prediction of Solar Activity.){kind=link}