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Clima espacial, perturbaciones del viento solar y ráfagas de radio

CIENCIASASTRONOMÍA Y CIENCIA ESPACIALClima espacial, perturbaciones del viento solar y ráfagas de radio

El viento solar, la corriente de partículas cargadas eléctricamente que emana de la corona de la capa atmosférica exterior del Sol, representa una amenaza para la forma de vida y la tecnología eléctrica basada en la sociedad humana moderna. El campo magnético de la Tierra proporciona protección contra el viento solar entrante al desviarlos. Los eventos solares drásticos como la eyección de masa de plasma cargado eléctricamente de la corona del Sol crean perturbaciones en el viento solar. Por lo tanto, el estudio de las perturbaciones en las condiciones del viento solar (llamado clima espacial) es imperativo. La eyección de masa coronal (CME), también llamada 'tormentas solares' o 'tormentas espaciales' está asociada con las ráfagas de radio solar. El estudio de las ráfagas de radio solares en los observatorios de radio puede dar una idea sobre las CME y las condiciones del viento solar. El primer estudio estadístico (publicado recientemente) de 446 ráfagas de radio de tipo IV registradas observadas en el último ciclo solar 24 (cada ciclo se refiere al cambio en el campo magnético del Sol cada 11 años), ha encontrado que la mayoría de Radio Solar Tipo IV de larga duración Las explosiones estuvieron acompañadas de eyección de masa coronal (CME) y alteraciones en las condiciones del viento solar. 

Así como el clima en la Tierra se ve afectado por las perturbaciones del viento, el clima espacial 'se ve afectado por las perturbaciones del' viento solar '. Pero la similitud termina aquí. A diferencia del viento en la Tierra, que está hecho de aire que comprende gases atmosféricos como nitrógeno, oxígeno, etc., el viento solar consiste en plasma sobrecalentado que comprende partículas cargadas eléctricamente como electrones, protones, partículas alfa (iones de helio) e iones pesados ​​que emanan continuamente del atmósfera del sol en todas las direcciones, incluso en la dirección de la Tierra.   

El sol es la principal fuente de energía para la vida en la Tierra, por lo que es respetado en muchas culturas como dador de vida. Pero también hay otro lado. El viento solar, la corriente continua de partículas cargadas eléctricamente (es decir, plasma) que se originan en la atmósfera solar, representa una amenaza para la vida en la Tierra. Gracias al campo magnético de la Tierra que desvía la mayor parte del viento solar ionizante (de la Tierra) y la atmósfera de la Tierra, que absorbe la mayor parte de la radiación restante, brinda protección contra la radiación ionizante. Pero hay más: además de la amenaza para las formas de vida biológicas, el viento solar también representa una amenaza para la sociedad moderna impulsada por la electricidad y la tecnología. Los sistemas electrónicos e informáticos, las redes eléctricas, los oleoductos y gasoductos, las telecomunicaciones, las comunicaciones por radio, incluidas las redes de telefonía móvil, el GPS, las misiones y programas espaciales, las comunicaciones por satélite, Internet, etc. viento solar1. Los astronautas y las naves espaciales corren un riesgo especial. Hubo varios casos de esto en el pasado, por ejemplo, marzo de 1989 'Apagón de Quebec'en Canadá causado debido a una erupción solar masiva había dañado gravemente la red eléctrica. Algunos satélites también habían sufrido daños. Por lo tanto, el imperativo de vigilar las condiciones del viento solar en las cercanías de la Tierra, cómo sus características como velocidad y densidad, campo magnético la fuerza y ​​la orientación, y los niveles de partículas energéticas (es decir, el clima espacial) tendrán un impacto en las formas de vida y la sociedad humana moderna.  

Al igual que la "predicción del tiempo", ¿se puede predecir también el "tiempo espacial"? ¿Qué determina el viento solar y sus condiciones en las proximidades de la Tierra? ¿Se puede conocer de antemano algún cambio serio en el clima espacial para tomar acciones preventivas para minimizar el impacto dañino en la Tierra? Y, ¿por qué se forma el viento solar?   

El sol es una bola de gas caliente cargado eléctricamente y, por lo tanto, no tiene una superficie definida. La capa de fotosfera se trata como la superficie del sol porque esto es lo que podemos observar con la luz. Las capas debajo de la fotosfera hacia el interior, hacia el núcleo, son opacas para nosotros. La atmósfera solar está formada por capas sobre la superficie de la fotosfera del sol. Es el halo gaseoso transparente que rodea al sol. Mejor vista desde la Tierra durante el eclipse solar total, la atmósfera solar tiene cuatro capas: cromosfera, región de transición solar, corona y heliosfera.  

El viento solar se forma en corona, la segunda capa (desde el exterior) de la atmósfera solar. Corona es una capa de plasma muy caliente. Si bien la temperatura de la superficie del Sol es de aproximadamente 6000 K, la temperatura promedio de la corona es de aproximadamente 1-2 millones de K. Llamada 'paradoja del calentamiento coronal', el mecanismo y los procesos de calentamiento de la corona y la aceleración del viento solar a muy la alta velocidad y la expansión en el espacio interplanetario aún no se comprenden bien, aunque en un artículo reciente, los investigadores han tratado de resolver esto por medio de fotones de origen de axiones (la hipotética partícula elemental de materia oscura) 3.  

Ocasionalmente, se expulsa una gran cantidad de plasma caliente de la corona a la capa más externa de la atmósfera solar (heliosfera). Llamadas eyecciones de masa coronal (CME), las eyecciones de masa de plasma de la corona generan grandes perturbaciones en la temperatura, velocidad, densidad y campo magnético interplanetario del viento solar. Estos crean fuertes tormentas magnéticas en el campo geomagnético de la Tierra. 4. La erupción de plasma de corona implica la aceleración de electrones y la aceleración de partículas cargadas genera ondas de radio. Como resultado, las eyecciones de masa coronal (CME) también se asocian con ráfagas de señales de radio del sol. 5. Por lo tanto, los estudios del clima espacial involucrarían el estudio del tiempo y la intensidad de las eyecciones de masa de plasma de la corona junto con las ráfagas solares asociadas, que es una ráfaga de radio de Tipo IV que dura una larga duración (más de 10 min).    

La ocurrencia de ráfagas de radio en los ciclos solares anteriores (el ciclo periódico del campo magnético del Sol cada 11 años) en relación con las eyecciones de masa coronal (CME) se ha estudiado en el pasado.  

Un reciente estudio estadístico a largo plazo realizado por anshu kumari et al. de Universidad de Helsinki sobre las ráfagas de radio observadas en el ciclo solar 24, arroja más luz sobre la asociación de ráfagas de radio de larga duración y frecuencia más amplia (llamadas ráfagas de tipo IV) con CME. El equipo descubrió que alrededor del 81% de las explosiones de tipo IV fueron seguidas por eyecciones de masa coronal (CME). Aproximadamente el 19% de los estallidos de tipo IV no se acompañaron de EMC. Además, solo el 2.2% de las CME están acompañadas de ráfagas de radio tipo IV 6.  

Comprender la sincronización de las ráfagas de larga duración de tipo IV y las CME de manera incremental ayudará en el diseño y la sincronización de los programas espaciales en curso y futuros en consecuencia, a fin de disminuir el impacto de estos en tales misiones y, en última instancia, en las formas de vida y la civilización en La Tierra

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Referencias:    

  1. White SM., Nd. Ráfagas de radio solar y meteorología espacial. Universidad de Maryland. Disponible en línea en https://www.nrao.edu/astrores/gbsrbs/Pubs/AJP_07.pdf Consultado el 29 de junio de 2021. 
  1. Aschwanden MJ et al 2007. La paradoja del calentamiento coronal. The Astrophysical Journal, Volumen 659, Número 2. DOI: https://doi.org/10.1086/513070  
  1. Rusov VD, Sharph IV, et al 2021. Solución del problema de calentamiento coronal mediante fotones de origen axiónico. Physics of the Dark Universe Volumen 31, enero de 2021, 100746. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100746  
  1. Verma PL., Et al 2014. Eyecciones de masa coronal y alteraciones en los parámetros del plasma del viento solar en relación con las tormentas geomagnéticas. Journal of Physics: Conference Series 511 (2014) 012060. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/511/1/012060   
  1. Gopalswamy N., 2011. Eyecciones de masa coronal y emisiones de radio solar. Centro de datos CDAW de la NASA. Disponible en línea en https://cdaw.gsfc.nasa.gov/publications/gopal/gopal2011PlaneRadioEmi_book.pdf Consultado el 29 de enero de 2021.  
  1. Kumari A., Morosan DE. Y Kilpua EKJ., 2021. Sobre la aparición de explosiones de radio solares de tipo IV en el ciclo solar 24 y su asociación con eyecciones de masa coronal. Publicado el 11 de enero de 2021. The Astrophysical Journal, Volumen 906, Número 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/abc878  

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Umesh Prasad
Umesh Prasadhttps://www.UmeshPrasad.org
Editor jefe, Scientific European

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