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El campo magnético de la Tierra da como resultado chorros de plasma a pequeña escala

A pesar de que el campo magnético de la Tierra protege a las personas del clima espacial y del viento solar, no siempre brinda seguridad total.

Aparece una aurora sobre Uppsala, Suecia, a fines de enero de 2021. Tales fenómenos pueden ocurrir cuando se produce un chorro de plasma en la magnetosfera de la Tierra. Crédito de la imagen: Kjell Carli/KTH Instituto Real de Tecnología.

Los investigadores han encontrado un nuevo mecanismo en el entorno espacial de la Tierra que puede permitir que las partículas solares se deslicen a través de la primera línea de defensa del planeta.

La interacción constante que tiene lugar entre el campo magnético de la Tierra y las partículas supersónicas del Sol a veces conduce a chorros de plasma a pequeña escala que podrían disminuir la seguridad de la barrera contra los efectos del clima espacial. Esto no solo produce auroras gloriosas, sino que también puede provocar la interrupción de las comunicaciones por satélite y las redes eléctricas.

En el estudio actual, científicos de la Instituto Real de Tecnología KTH en Estocolmo identificó y explicó el mecanismo por el cual estos chorros de alta presión tienen lugar cuando la velocidad del viento solar supersónico ha sido atenuada por el arco de choque de la magnetosfera de la Tierra.

El estudio ha sido publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.

Raptis dice que los resultados se pueden aplicar globalmente.

Los hallazgos podrían ser fundamentales en los choques. También pueden existir en otros entornos de plasma similares., que se puede encontrar en todas partes del universo, desde objetos astrofísicos hasta otros planetas, así como aquí en la Tierra.

Savvas Raptis, autor principal del estudio y estudiante de doctorado, KTH Royal Institute of Technology

Dado que el plasma viaja a una velocidad supersónica hacia la Tierra, colapsa en el campo magnético que emana del núcleo del planeta y de repente se desacelera. Esto forma un arco de choque, más allá del cual viene una zona de transición llamada magnetoenvoltura.

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Este es el lugar donde el plasma comprimido y calentado tiende a permanecer comparativamente uniforme en su mayor parte, pero donde las ondas y partículas aguas arriba y aguas abajo se comunican y evolucionan, a veces preparando el escenario para nuevos fenómenos. Un resultado de esta dinámica es el desarrollo de chorros con una presión dinámica superior a la del propio viento solar.

Utilizando los instrumentos a bordo de los cuatro satélites de la Misión Magnetosférica Multiescala (MMS) de la NASA, los científicos siguieron el desarrollo de tales chorros aguas abajo del arco de choque y rastrearon su origen como un efecto directo de la evolución de la onda aguas arriba y la reforma del arco de choque, afirmó Raptis.

Raptis afirma que concentrarse en la investigación a pequeña escala es esencial para comprender los detalles sobre cómo se ha organizado el entorno espacial de la Tierra.

La mayor parte de la investigación en las últimas décadas se ha centrado en los cambios a gran escala causados ​​por fenómenos a macroescala relacionados con la actividad solar. Pero a medida que descubrimos más y más fenómenos de menor escala, vemos que los entornos como el arco de choque de la Tierra y los fenómenos asociados, como los chorros de magnetoenvoltura, juegan un papel muy importante..

Savvas Raptis, autor principal del estudio y estudiante de doctorado, KTH Royal Institute of Technology

Raptis afirma que el estudio también destaca la importancia de misiones como MMS, que en 2015 lanzó cuatro naves espaciales a la órbita de la Tierra para viajar en formación tetraédrica cerca del planeta y permitir observaciones de alta resolución de la magnetosfera en funcionamiento.

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Los científicos de KTH como los coautores de Raptis, Tomas Karlsson, profesor de física de plasma e investigador Per-Arne Lindqvist, ayudaron a la misión MMS con el diseño de componentes y continúan realizando investigaciones sobre los datos que produce la misión.

Pudimos observar partes previamente inexploradas del entorno espacial circundante de la Tierra. Mostramos cuán útiles son tales misiones espaciales para comprender y explicar la naturaleza. La evolución de los choques y cómo se relaciona con la generación de chorros es una pieza necesaria para comprender el entorno espacial de la Tierra..

Savvas Raptis, autor principal del estudio y estudiante de doctorado, KTH Royal Institute of Technology

Referencia de la revista:

Rapitis, S., y otros. (2022) Generación de chorro de plasma de alta velocidad aguas abajo como consecuencia directa de la reforma de choque. Comunicaciones de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41467-022-28110-4.

Fuente: https://www.kth.se/